KR20110094240A - Nonvolatile semiconductor memory device - Google Patents
Nonvolatile semiconductor memory device Download PDFInfo
- Publication number
- KR20110094240A KR20110094240A KR1020110007619A KR20110007619A KR20110094240A KR 20110094240 A KR20110094240 A KR 20110094240A KR 1020110007619 A KR1020110007619 A KR 1020110007619A KR 20110007619 A KR20110007619 A KR 20110007619A KR 20110094240 A KR20110094240 A KR 20110094240A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- sense
- read
- node
- potential
- dynamic
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C13/00—Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C13/00—Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00
- G11C13/0002—Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00 using resistive RAM [RRAM] elements
- G11C13/0021—Auxiliary circuits
- G11C13/004—Reading or sensing circuits or methods
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C13/00—Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00
- G11C13/0002—Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00 using resistive RAM [RRAM] elements
- G11C13/0004—Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00 using resistive RAM [RRAM] elements comprising amorphous/crystalline phase transition cells
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C13/00—Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00
- G11C13/0002—Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00 using resistive RAM [RRAM] elements
- G11C13/0007—Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00 using resistive RAM [RRAM] elements comprising metal oxide memory material, e.g. perovskites
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C13/00—Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00
- G11C13/0002—Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00 using resistive RAM [RRAM] elements
- G11C13/0021—Auxiliary circuits
- G11C13/0061—Timing circuits or methods
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C16/00—Erasable programmable read-only memories
- G11C16/02—Erasable programmable read-only memories electrically programmable
- G11C16/06—Auxiliary circuits, e.g. for writing into memory
- G11C16/26—Sensing or reading circuits; Data output circuits
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C7/00—Arrangements for writing information into, or reading information out from, a digital store
- G11C7/10—Input/output [I/O] data interface arrangements, e.g. I/O data control circuits, I/O data buffers
- G11C7/1048—Data bus control circuits, e.g. precharging, presetting, equalising
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C7/00—Arrangements for writing information into, or reading information out from, a digital store
- G11C7/12—Bit line control circuits, e.g. drivers, boosters, pull-up circuits, pull-down circuits, precharging circuits, equalising circuits, for bit lines
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C13/00—Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00
- G11C13/0002—Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00 using resistive RAM [RRAM] elements
- G11C13/0021—Auxiliary circuits
- G11C13/004—Reading or sensing circuits or methods
- G11C2013/0054—Read is performed on a reference element, e.g. cell, and the reference sensed value is used to compare the sensed value of the selected cell
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Semiconductor Memories (AREA)
- Read Only Memory (AREA)
Abstract
Description
본 발명은, 2개의 전극 사이의 전하 방전 속도가, 기억된 정보의 논리값에 응하여 다른 가변 셀 저항(Rcell)을 갖는 불휘발성 반도체 메모리 디바이스에 관한 것이다.The present invention relates to a nonvolatile semiconductor memory device in which the charge discharge rate between two electrodes has a variable cell resistance (Rcell) different in response to a logic value of stored information.
비트선에 프리차지 전압을 인가하고, 그 방전 속도의 차이를 판독하는 불휘발성 메모리 디바이스가 알려져 있다.BACKGROUND ART A nonvolatile memory device is known which applies a precharge voltage to a bit line and reads out the difference in its discharge rate.
이러한 판독 방법이 적용 가능한 불휘발성 반도체 메모리 디바이스의 대표적인 것으로서, (플래시) EEPRPM이 존재한다.As a representative of the nonvolatile semiconductor memory device to which such a reading method is applicable, there is (flash) EEPRPM.
한쪽으로, FG형의 (플래시) EEPROM을 치환하기 위해, 데이터 재기록이 고속인 불휘발성 메모리 디바이스로서, 저항 변화형 메모리 디바이스가 주목받고 있다.On the one hand, in order to replace the FG type (flash) EEPROM, a resistive change type memory device is drawing attention as a nonvolatile memory device having a high speed of data rewriting.
저항 변화형 메모리 디바이스로서, 가변 셀 저항(Rcell) 내의 도전막에 도전성 이온을 입출력시킨시의 저항 변화를 기억 상태에 대응시키는, 이른바 ReRAM이 알려져 있다(예를 들면, K. Aratani, etc. "A Novel Resistance Memory with High Scalability and Nanosecond Switching", Technical Digest IEDM 2007, pp. 783-786 참조).As a resistance change type memory device, a so-called ReRAM is known which corresponds to a storage state in which a resistance change when conductive ions are inputted and outputted to a conductive film in a variable cell resistor (Rcell) (for example, K. Aratani, etc.). A Novel Resistance Memory with High Scalability and Nanosecond Switching ", Technical Digest IEDM 2007, pp. 783-786).
ReRAM의 재기록 특성, 보존 특성 등의 신뢰성을 보증하기 위해, 나아가서는 다치(多値) 메모리에의 응용을 위해, 일반적인 플래시 메모리 등과 마찬가지로, 기록, 소거시에 베리파이 판독하는 방식이 검토되어 있다(예를 들면, 일본 특개2002-260377호 공보, 일본 특개2005-510005호 공보, 일본 특개2004-164766호 공보 참조).In order to ensure the reliability of the ReRAM rewrite characteristics, the storage characteristics, and the like, and furthermore, for the application to multi-value memories, a method of verifying VeriFi at the time of writing and erasing has been studied as with a general flash memory. For example, see Japanese Patent Laid-Open No. 2002-260377, Japanese Patent Laid-Open No. 2005-510005, and Japanese Patent Laid-Open No. 2004-164766.
일반적인 플래시 메모리의 베리파이 판독시의 전류 제어는, 판독 전류(센스 전류)를 거의 일정하게 하기 위해, 메모리 트랜지스터의 게이트 전위를 바꿈에 의해, 다른 임계치을 베리파이한다. 이 동작 방식의 메리트는 동작 전류가 일정하기 때문에, 센스 타이밍, 센스 노드의 부하 등이 베리파이하는 임계치에 거의 의존하지 않는 점이다.Current control at the time of verify reading of a general flash memory verifies another threshold by changing the gate potential of the memory transistor so as to make the read current (sense current) almost constant. The merit of this operation method is that since the operating current is constant, it hardly depends on the threshold that the sense timing, the load of the sense node, etc. verify.
그러나, ReRAM에는 플래시 메모리와는 다른 제약이 있다.However, ReRAM has different limitations than flash memory.
ReRAM의 가변 셀 저항(Rcell)은 2단자(端子)밖에 없다. 즉, 플래시 메모리에서 말하는 소스 단자, 드레인 단자와 마찬가지로 전류가 흐르는 2단자만이고 게이트 단자가 없다. 여기서, 베리파이시(時)에 다른 저항치를 판독하는 경우, 판독시에 ReRAM에 인가하는 프리차지 전압(=VR)을 일정, ReRAM의 가변 셀 저항(Rcell)의 저항(셀 저항)을 Rcell로 한다. 그러면, 판독 전류는 (VR/Rcell)이 된다. 이것은 셀 저항(Rcell)이 변하면 판독 전류가 변하는 것을 의미한다.The variable cell resistor (Rcell) of the ReRAM has only two terminals. That is, like the source terminal and the drain terminal in the flash memory, only two terminals through which current flows and no gate terminal. Here, when a different resistance value is read at the time of verification, the precharge voltage (= VR) applied to the ReRAM at the time of reading is constant, and the resistance (cell resistance) of the variable cell resistance (Rcell) of the ReRAM is set to Rcell. do. The read current then becomes (VR / Rcell). This means that the read current changes when the cell resistance Rcell changes.
ReRAM의 경우, 셀 저항(Rcell)은 기억 정보의 논리값에 응하여 몇자리(數桁) 다르기 때문에, 이상의 이유로부터, 고속으로 베리파이 판독을 행할려고 하면, 이하와 같이 센스 타이밍의 제어가 불가결하게 된다.In the case of ReRAM, the cell resistance (Rcell) varies depending on the logic value of the stored information. Therefore, if the VeriFi readout is to be performed at high speed for the above reasons, the control of the sense timing is indispensable as follows. do.
구체적으로, 비트선 전위(이하, BL 전위)를 가변 셀 저항(Rcell)에 의한 방전에 의해 저하시켜서 베리파이 판독할 때에, 센스하는 저항이 고저항인 경우는, 소거 베리파이시의 BL 전위의 방전이 저속이기 때문에, 센스 타이밍을 느리게 할 필요가 있다. 한편, 센스하는 저항이 저저항인 경우는, 기록 베리파이시의 BL 전위의 방전이 고속이기 때문에, 센스 타이밍을 빨리 할 필요가 있다. 이 기록하고 베리파이시에 센스 타이밍이 늦어지면 BL 전하가 소실하여 버려 정상적인 센스 동작을 할 수가 없게 되어 버린다.Specifically, when the bit line potential (hereinafter referred to as BL potential) is lowered by the discharge by the variable cell resistance Rcell and the readout is verified, the sensed resistance is high. Since the discharge is low, it is necessary to slow the sense timing. On the other hand, when the resistance to be sensed is a low resistance, it is necessary to speed up the sense timing because the discharge of the BL potential at the time of write verification is high speed. If the sense timing is delayed at the time of the writing and verification, the BL charge is lost and the normal sense operation cannot be performed.
이와 같이 판독하고자 하는 정보의 논리값에 응하여 최적의 센스 타이밍이 다른 것은, ReRAM으로 한하지 않는다. 즉, 메모리 트랜지스터의 게이트 전압 제어를 행하지 않고서, 다이내믹 방전 판독으로 셀 전류의 대소를 판독하는 방식이라면, 플래시 EEPROM 등, 저항 변화형 메모리 이외의 불휘발성 메모리 디바이스에서도, 최적의 센스 타이밍의 어긋남이 생긴다.In this way, the optimum sense timing differs depending on the logic value of the information to be read, but is not limited to ReRAM. In other words, if the method of reading the magnitude of the cell current by the dynamic discharge reading without performing the gate voltage control of the memory transistor, even in a nonvolatile memory device such as a flash EEPROM, such as a flash-eEPROM, an optimum sense timing misalignment occurs. .
이하, 이와 같은 프리차지 전하의 방전 속도를, 방전 전류를 거의 일정하게 하도록 (트랜지스터 게이트 전압 등으로) 규제하지 않고서, 그대로 판독하는 방법을 "다이내믹 리드"라고 부른다. 이에 대해, 방전 전류를 거의 일정하게 하여 판독하는 방법을 "스태틱 리드"라고 부른다.Hereinafter, a method of reading the discharge rate of such precharge charge as it is without being regulated so as to make the discharge current substantially constant (by the transistor gate voltage or the like) is referred to as "dynamic lead". In contrast, a method of reading the discharge current with a substantially constant reading is called "static read".
다이내믹 리드와 스태틱 리드는, 명칭은 별개로 하고, ReRAM으로 한하지 않고 불휘발성 메모리의 판독 방식으로서 알려지고, 통상, 그 어느 한쪽이 사용된다. 예를 들면 ReRAM의 예에 관해, 상기 특허 문헌 1 및 2가 다이내믹 리드, 상기 특허 문헌 3이 스태틱 리드를 개시하고 있다.The dynamic read and the static read are named separately from each other and are not limited to ReRAM, but are known as a reading method of a nonvolatile memory, and either one is usually used. For example,
스태틱 리드의 스태틱 센스 방식은 일반적으로 스태틱한 안정(安定) 전압을 센스 하기 때문에, 판독 타이밍이 늦어지면 정말 고정밀도에 판독을 할 수 있는 메리트가 있다.Since the static sense method of the static read generally senses a static stable voltage, there is a merit that reading can be performed with high accuracy when the read timing is slow.
그러나, 스태틱 센스 방식에서는, 그 센스 동작 전의 프리차지 동작이 필요한 점이나, 전류 부하 자체의 세트 업이 필요한 점에서 다이내믹 센스만큼 고속으로 동작할 수가 없다.However, the static sense method cannot operate at a higher speed than the dynamic sense in that the precharge operation before the sense operation is required or the current load itself needs to be set up.
이에 대해 다이내믹 센스 방식은, 센스 동작 직전에 재차 프리차지 할 필요가 없고 고속 판독에 적합하고 있다.In contrast, the dynamic sense method does not need to be precharged immediately before the sense operation, and is suitable for high-speed reading.
그 한편으로, 다이내믹 센스 방식은, 고정밀한 판독을 할 수가 없고 오동작 마진이 좁기 때문에 타이밍 설정이 어렵다. 이 타이밍 설정의 어려움은, 판독 대상의 가변 셀 저항(Rcell)의 저항 변화의 정밀도가 높은 때밖에 다이내믹 리드를 적용할 수가 없는 것을 의미한다.On the other hand, in the dynamic sense system, timing cannot be set because high precision reading is not possible and malfunction margin is narrow. This difficulty in timing setting means that the dynamic lead cannot be applied only when the precision of the resistance change of the variable cell resistance Rcell to be read is high.
이와 같이 다이내믹 리드와 스태틱 리드는 일장일단을 가지며, 그 양쪽의 장점을 살려서, 어느 정도 고속으로 게다가 비교적 높은 판독 정밀도를 갖는 회로 구성의 불휘발성 반도체 메모리가 요망되고 있다.As described above, a dynamic lead and a static lead have one piece, and both of them have advantages, and a nonvolatile semiconductor memory having a circuit configuration having a relatively high reading accuracy at a certain high speed is desired.
본 발명은, 고속성과 판독 정밀도를 만족 가능한 불휘발성 반도체 메모리 디바이스를 제공하는 것이다.The present invention provides a nonvolatile semiconductor memory device capable of satisfying high speed and read accuracy.
본 발명에 관한 불휘발성 반도체 메모리 디바이스는, 가변 셀 저항(Rcell)과, 센스 앰프와, 판독 제어 회로를 갖는다.A nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention includes a variable cell resistor (Rcell), a sense amplifier, and a read control circuit.
상기 가변 셀 저항(Rcell)은, 2개의 전극 사이의 전하 방전 속도가, 기억된 정보의 논리값에 응하여 다르다.The variable cell resistance Rcell varies in charge discharge rate between two electrodes in response to a logic value of stored information.
상기 센스 앰프는, 상기 가변 셀 저항(Rcell)의 한쪽의 전극에 접속된 셀 배선과, 상기 셀 배선에 접속된 센스 노드를 가지며, 그 센스 노드의 전위를 참조 전위와 비교함에 의해, 상기 정보의 논리값을 판독한다.The sense amplifier has a cell wiring connected to one electrode of the variable cell resistor Rcell, and a sense node connected to the cell wiring, and the potential of the sense node is compared with a reference potential to obtain the information. Read the logic value.
상기 판독 제어 회로는, 다이내믹 센스 동작과, 스태틱 센스 동작을 전환 가능한 회로이다. 다이내믹 센스 동작에서는, 상기 셀 배선을 프리차지하고, 그 셀 배선을, 상기 기억 소자를 통하여 방전 또는 충전시킴으로써 판독을 행한다. 이 때, 예를 들면 프리차지 전압과 상기 기억 소자가 갖는 다른쪽의 전극의 전압과의 전압차로 판독을 행한다. 스태틱 센스 동작에서는, 상기 센스 노드에 전류 부하를 접속한 상태에서 판독을 행한다.The read control circuit is a circuit that can switch between a dynamic sense operation and a static sense operation. In a dynamic sense operation, the cell wiring is precharged and the cell wiring is read by discharging or charging the cell wiring through the storage element. At this time, for example, reading is performed with a voltage difference between the precharge voltage and the voltage of the other electrode of the storage element. In the static sense operation, reading is performed while a current load is connected to the sense node.
이상의 구성에 의하면, 예를 들면, 그다지 높은 판독 정밀도가 불필요한 때는 다이내믹 센스 동작만으로 가변 셀 저항(Rcell)의 논리값(정보)을 판독하도록 판독 제어 회로가 센스 앰프를 제어한다.According to the above structure, for example, when a very high reading precision is unnecessary, the read control circuit controls the sense amplifier to read the logic value (information) of the variable cell resistor Rcell only by the dynamic sense operation.
한편, 높은 판독 정밀도가 요구될 때는 스태틱 센스 동작만으로 가변 셀 저항(Rcell)의 논리값(정보)을 판독하도록 판독 제어 회로가 센스 앰프를 제어한다.On the other hand, when high read accuracy is required, the read control circuit controls the sense amplifier to read the logic value (information) of the variable cell resistor Rcell only by the static sense operation.
또한, 높은 판독 정밀도가 필요하지만 고속의 판독을 행할 때는, 예를 들면 리드 동작 시작시에는 다이내믹 센스 동작과 마찬가지로 전류 부하를 분리한 상태에서 셀 배선을 고속에 방전시킨다. 고속 충방전이 어느 정도 행하여지면, 셀 배선의 전위가 센스 앰프의 리드에 충분하지 않더라도, 그 도중의 단계에서 스태틱 센스 동작과 마찬가지로 전류 부하를 센스 노드에 연결한다. 그러면, 셀 배선의 전위는 가변 셀 저항(Rcell)의 등가 저항치에 응한 전위에 안정적으로, 또한 급속하게 변화하기 때문에, 센스 앰프의 리드에 충분한 전위까지 셀 배선 전위가 변화가 된다. 그곳에서 센스 앰프를 기동함으로써, 비교적 고속이면서 안정적인 센싱이 가능해진다.In addition, although high reading accuracy is required, when performing high-speed reading, for example, at the start of the read operation, the cell wiring is discharged at high speed with the current load separated in the same manner as in the dynamic sense operation. When fast charging and discharging is performed to some extent, even if the potential of the cell wiring is not sufficient for the lead of the sense amplifier, the current load is connected to the sense node in the intermediate stage similarly to the static sense operation. Then, since the potential of the cell wiring changes stably and rapidly depending on the potential corresponding to the equivalent resistance value of the variable cell resistor Rcell, the cell wiring potential changes to a potential sufficient for the lead of the sense amplifier. By starting the sense amplifier there, relatively high speed and stable sensing are possible.
본 발명에 의하면, 고속성과 판독 정밀도를 만족 가능한 불휘발성 반도체 메모리 디바이스를 제공하는 것이 가능해진다.According to the present invention, it becomes possible to provide a nonvolatile semiconductor memory device capable of satisfying high speed and read accuracy.
도 1은 제 1 내지 제 4의 실시의 형태 및 변형례에 공통된 메모리 셀의 등가 회로도.
도 2는 인접하는 2개의 메모리 셀 부분의 디바이스 단면 구조도.
도 3은 가변 셀 저항(기억 소자)의 단면과 동작을 도시하는 도면.
도 4는 제 1 내지 제 4의 실시의 형태에 관한 IC 칩(메모리 디바이스)의 블록도.
도 5는 X실렉터의 회로도.
도 6은 Y실렉터의 회로도.
도 7은 WL 드라이버 유닛 2개분의 회로도.
도 8은 CSW 드라이버 유닛의 회로도.
도 9는 제 1의 실시 형태에 관한 칼럼 회로 구성의 개략도.
도 10은 다이내믹 리드의 타이밍 차트.
도 11은 스태틱 리드의 타이밍 차트.
도 12는 하이브리드 리드의 타이밍 차트.
도 13은 리드 모드의 조합례를 4례 도시하는 도표.
도 14는 제 2의 실시 형태에 관한 칼럼 회로 구성의 개략도.
도 15는 다이내믹 리드의 타이밍 차트.
도 16은 스태틱 리드의 타이밍 차트.
도 17은 하이브리드 리드의 타이밍 차트.
도 18은 제 3의 실시 형태에 관한 칼럼 회로 구성의 개략도.
도 19는 다이내믹 리드의 타이밍 차트.
도 20은 정전 리드의 타이밍 차트.
도 21은 하이브리드 리드의 타이밍 차트.
도 22는 제 4의 실시 형태에 관한 칼럼 회로 구성의 개략도.
도 23은 다이내믹 리드의 타이밍 차트.
도 24는 스태틱 리드의 타이밍 차트.
도 25는 하이브리드 리드의 타이밍 차트.1 is an equivalent circuit diagram of a memory cell common to the first to fourth embodiments and modifications.
2 is a device cross-sectional structural view of two adjacent memory cell portions.
3 is a diagram showing a cross section and operation of a variable cell resistor (memory element).
4 is a block diagram of an IC chip (memory device) according to the first to fourth embodiments.
5 is a circuit diagram of an X selector.
6 is a circuit diagram of a Y selector.
Fig. 7 is a circuit diagram of two WL driver units.
8 is a circuit diagram of a CSW driver unit.
9 is a schematic diagram of a column circuit configuration according to the first embodiment.
10 is a timing chart of a dynamic read.
11 is a timing chart of static reads.
12 is a timing chart of a hybrid lead.
13 is a diagram showing four examples of combinations of read modes.
14 is a schematic diagram of a column circuit configuration according to a second embodiment.
15 is a timing chart of a dynamic read.
16 is a timing chart of static reads.
17 is a timing chart of a hybrid lead.
18 is a schematic diagram of a column circuit configuration according to a third embodiment.
19 is a timing chart of a dynamic read.
20 is a timing chart of an electrostatic lead.
21 is a timing chart of a hybrid lead.
22 is a schematic diagram of a column circuit configuration according to a fourth embodiment.
23 is a timing chart of a dynamic read.
24 is a timing chart of static reads.
25 is a timing chart of a hybrid lead.
본 발명의 실시 형태를, ReRAM을 예로 하여, 이하의 순서로 도면을 참조하여 설명한다.An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings in the following order, taking ReRAM as an example.
1. 개설1. Opening
2. 제 1의 실시의 형태 : 싱글 엔드형 센스 앰프.2. First Embodiment: Single-ended type sense amplifier.
3. 제 2의 실시의 형태 : 싱글 엔드형 센스 앰프에서 셀 전류 방향이 반대.3. Second Embodiment: In a single-ended sense amplifier, the cell current direction is reversed.
4. 제 3의 실시의 형태 : 전류 미러형 센스 앰프.4. Third embodiment: current mirror type sense amplifier.
5. 제 4의 실시의 형태 : 전류 미러형 센스 앰프에서 셀 전류 방향이 반대.5. Fourth Embodiment: The cell current direction is reversed in the current mirror type sense amplifier.
6. 변형예6. Modifications
<1. 개설><1. Open>
본 발명이 적용된 불휘발성 반도체 메모리 디바이스는, 센스 앰프의 센스 노드에 대한 전류 부하의 접속과 비접속(분리)을 제어 가능한 구성을 포함하는 "판독 제어 회로"를 갖는 것이다.The nonvolatile semiconductor memory device to which the present invention is applied has a "reading control circuit" including a configuration capable of controlling the connection and disconnection (disconnection) of the current load to the sense node of the sense amplifier.
이 판독 제어 회로는, 다이내믹 센스 동작과, 스태틱 센스 동작을 전환 가능한 회로이고, 프리차지를 위한 구성도 포함한다.This read control circuit is a circuit which can switch a dynamic sense operation and a static sense operation, and also includes the structure for precharge.
여기서 다이내믹 센스 동작이란, 프리차지 전압을 셀 배선(예를 들면 비트선)에 주고, 셀 배선(비트선)을, 기억 소자(예를 들면, 가변 셀 저항(Rcell))을 통하여 방전 또는 충전시키는 센스를 위한 동작을 말한다. 보다 상세하게는, 다이내믹 동작에서는, 예를 들면, 그 셀 배선과 가변 셀 저항(Rcell)을 끼우고 반대측의 전극(또는 배선)과의 전압차로, 가변 셀 저항(Rcell)에 센스 전류를 흘린다. 센스 노드측에는 프리차지 전하 이외에 밖로부터의 전하 공급원이 없기 때문에 셀 배선 전위는 급속하게 강하 또는 상승한다. 셀 배선 전위가 강하하는지 상승한지는, 프리차지 전압과 상기 반대측의 전극(또는 배선)에 주어지는 전압과의 극성(전압의 정부 방향)에 의한다.In this case, the dynamic sense operation refers to applying a precharge voltage to a cell wiring (for example, a bit line) and discharging or charging the cell wiring (for example, a bit line) through a memory element (for example, a variable cell resistor (Rcell)). This is the action for the sense. More specifically, in the dynamic operation, for example, the sense current flows through the variable cell resistor Rcell with the voltage difference between the cell wiring and the variable cell resistor Rcell and the opposite electrode (or wiring). Since there is no charge source from outside other than the precharge charge on the sense node side, the cell wiring potential drops or rises rapidly. Whether the cell wiring potential drops or rises depends on the polarity (direction of the voltage) of the precharge voltage and the voltage applied to the electrode (or wiring) on the opposite side.
스태틱 센스 동작이란, 센스 노드에 거의 일정한 전류를 공급하는 또는 흡출(吸出)하는 전류 부하가 접속된 상태에서의 셀 배선의 충방전 동작을 포함하는 센스를 위한 동작을 말한다. 이와 같이 셀 배선에 흐르는 전류를 일정 또는 거의 일정하게 규제하면, 그 만큼 전위 변화 속도는 늦어지지만, 전위 변화가 가변 셀 저항(Rcell)의 저항치에 비례 또는 거의 비례한 속도를 갖게 된다. 그 때문에, 안정 동작이 가능하다. 이 안정 동작을 전제로 하면, 센스 앰프의 타이밍 제어가 하기 쉽고 고정밀한 판독이 가능해진다.The static sense operation refers to an operation for sense including charge / discharge operation of cell wiring in a state where a current load that supplies or discharges a substantially constant current to the sense node is connected. When the current flowing through the cell wiring is regulated in a constant or almost constant manner, the rate of change of the potential is slowed by that amount, but the change of the potential has a speed proportional to or almost proportional to the resistance of the variable cell resistor Rcell. Therefore, stable operation is possible. On the premise of this stable operation, it is easy to control the timing of the sense amplifier, and high precision reading is possible.
이에 대해, 상기 다이내믹 센스 동작에서는 충방전이 빠르기 때문에 고속성은 높지만, 센스 앰프의 임계치 설정과 기동 타이밍의 제어가 비교적 어렵다. 따라서 예를 들면, 저항 변화 메모리의 경우, 비교적 저항치가 크고, 또한 기억 정보에 응한 저항 변화도 큰 경우 등, 어느 특정한 조건이 정돈되지 않는다면 다이내믹 센스 동작을 적용하는 것은 바람직하지 않다.On the other hand, in the dynamic sense operation, since the charging and discharging is fast, the high speed is high, but the threshold setting of the sense amplifier and the control of the start timing are relatively difficult. Therefore, for example, in the case of the resistance change memory, it is not preferable to apply the dynamic sense operation unless any specific condition is arranged, such as when the resistance value is relatively large and the resistance change in response to the memory information is also large.
본 발명의 실시 형태에서의 판독 제어 회로는, 예를 들면, 판독 대상이 저저항인지 고저항인지를 미리 어느 정도 아는 경우, 예를 들면 베리파이 판독시에, 그 정보에 응하여 2개의 센스 동작의 전환를 가능하게 한다. 그 정보로서는, 베리파이 판독 동작의 직전의 동작(기록 또는 소거의 동작)을 지령하는 리드 신호 또는 이레이스 신호 등을 사용할 수 있다.When the read control circuit according to the embodiment of the present invention knows to some extent whether the read target is low resistance or high resistance, for example, the read control circuit performs two sense operations in response to the information, for example, at the time of verifiable reading. Enable the switch. As the information, a read signal, an erase signal, or the like which commands an operation immediately before the verify operation (write or erase operation) can be used.
한편, 통상 판독에서는, 판독 대상이 저저항인지 고저항인지를 미리 알지 못한다. 단, 다이내믹 센스 동작이 적합한지, 스태틱 센스 동작이 적합한지는, 가변 셀 저항(Rcell)의 기억 재료나 구조, 신뢰성 데이터 등에 응하여 알기 때문에, 그 적합한 방식을 채용한다.On the other hand, in normal reading, it is not known beforehand whether the object to be read is low or high resistance. However, it is determined whether the dynamic sense operation is suitable or the static sense operation is appropriate depending on the storage material, structure, reliability data, and the like of the variable cell resistor Rcell.
한편, 또다른 형태에서는, 다이내믹 센스 동작과 스태틱 센스 동작을 병용하는 하이브리드 센스 동작도 가능하다. 그 전환 제어 등에 관해서는 후술하지만, 2개의 센스 동작의 이점(利點)(고속성과 고정밀도)을 구비하기 때문에, 라이트 베리파이 판독, 이레이스 베리파이 판독, 통상 판독의 어느것에서도, 이 하이브리드 방식은 적용 가능하다.On the other hand, in another form, the hybrid sense operation which uses a dynamic sense operation and a static sense operation together is also possible. The switching control and the like will be described later. However, since it has the advantages (high speed and high precision) of the two sense operations, the hybrid system can be used in either write verification, read erasure verification, or normal reading. Is applicable.
이하, 이 3개의 센스 동작의 전환이 가능한 경우를 예로 하고, 또한 불휘발성 메모리로서는 ReRAM을 예로 하여, 본 발명의 실시 형태를 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, the embodiment of the present invention will be described in more detail by taking an example in which the three sense operations can be switched and using a ReRAM as an example of the nonvolatile memory.
<2. 제 1의 실시의 형태><2. First embodiment>
[메모리 셀 구성]Memory Cell Configuration
도 1의 (A)와 도 1의 (B)에, 본 발명의 실시의 형태에 공통된 메모리 셀의 등가 회로도를 도시한다. 또한, 도 1의 (A)는 기록 전류(Iw), 도 1의 (B)는 소거 전류(Ie)에 관해, 그 방향을 나타내지만, 메모리 셀 구성 자체는 양 도면에서 공통된다.1A and 1B show an equivalent circuit diagram of a memory cell common to the embodiment of the present invention. In addition, although FIG. 1A shows the write current Iw and FIG. 1B shows the direction with respect to the erase current Ie, the memory cell structure itself is common in both figures.
도 1에 도시하는 메모리 셀(MC)은, "가변 셀 저항(Rcell)"으로서의 하나의 메모리 셀 저항(Rcell)과, 하나의 액세스 트랜지스터(AT)를 갖는다. The memory cell MC shown in FIG. 1 has one memory cell resistor Rcell as " variable cell resistor Rcell " and one access transistor AT.
메모리 셀 저항(Rcell)의 일단이 플레이트선(PL)에 접속되고, 타단이 액세스 트랜지스터(AT)의 소스에 접속되고, 액세스 트랜지스터(AT)의 드레인이 비트선(BL)에, 게이트가 "액세스선"으로서의 워드선(WL)에, 각각 접속되어 있다.One end of the memory cell resistor Rcell is connected to the plate line PL, the other end is connected to the source of the access transistor AT, the drain of the access transistor AT is connected to the bit line BL, and the gate is "accessed." Lines WL, respectively.
또한, 비트선(BL)과 플레이트선(PL)이 도 1에서는 직교하고 있지만, 비트선(BL)과 플레이트선(PL)을 평행하게 배치하여도 좋다.In addition, although the bit line BL and the plate line PL are orthogonal in FIG. 1, you may arrange | position the bit line BL and the plate line PL in parallel.
도 2에, 인접하는 2개의 메모리 셀(MC)에 대응하는 부분의 디바이스 구조를 도시한다. 도 2는 모식 단면도이고, 사선(斜線)을 붙이고 있지 않다. 또한, 특히 언급하지 않은 도 2의 공백 부분은 절연막으로 충전되고, 또는 다른 부분(의 일부)을 구성한다.2 shows a device structure of a portion corresponding to two adjacent memory cells MC. 2 is a schematic sectional view and does not have an oblique line. In addition, the blank portion of FIG. 2, which is not particularly mentioned, is filled with an insulating film or constitutes (part of) another portion.
도 2에 도시되어 있는 메모리 셀(MC)에서, 그 액세스 트랜지스터(AT)가 반도체 기판(100)에 형성되어 있다.In the memory cell MC shown in FIG. 2, the access transistor AT is formed in the
보다 상세하게는, 액세스 트랜지스터(AT)의 소스(S)와 드레인(D)으로 이루어지는 2개의 불순물 영역이 반도체 기판(100)에 형성되고, 그 사이의 기판 영역상에 게이트 절연막을 개재시켜서 폴리실리콘 등으로 이루어지는 게이트 전극이 형성되어 있다. 여기서는 게이트 전극이 워드선(WL1 또는 WL2)을 구성한다.More specifically, two impurity regions formed of the source S and the drain D of the access transistor AT are formed in the
드레인(D)은 2개의 메모리 셀(MC)에서 공유되고, 제 1 배선층(1M)에 의해 형성된 비트선(BL)에 접속되어 있다.The drain D is shared by the two memory cells MC and is connected to the bit line BL formed by the
소스(S)상에, 플러그(104)와 랜딩 패드(105)(배선층에서 형성)가 반복하여 쌓아올려지고, 그 위에 메모리 셀 저항(Rcell)이 형성되어 있다. 메모리 셀 저항(Rcell)을 다층 배선 구조의 몇층째에 형성하는지는 임의이지만, 여기서는 대강 4 내지 5층째에 메모리 셀 저항(Rcell)이 형성되어 있다.On the source S, the
메모리 셀 저항(Rcell)은, 하부 전극(101)과, 플레이트선(PL)으로 이루어지는 상부 전극과의 사이에, 절연체막(102)과 도체막(103)을 갖는 막 구성(적층체)으로 되어 있다.The memory cell resistor Rcell has a film structure (laminated body) having an
절연체막(102)의 재료로서는, 예를 들면, SiN, SiO2, Gd2O3 등을 들 수 있다.As a material of the insulating
도체막(103)의 재료로서는, 예를 들면, Cu, Ag, Zr로부터 선택되는 하나 이상의 금속 원소를 함유하는 금속막, 합금막(예를 들면 CuTe 합금막), 금속 화합물막 등을 들 수 있다. 또한, 이온화하기 쉬운 성질을 갖는다면, Cu, Ag, Zr 이외의 금속 원소를 이용하여도 좋다. 또한, Cu, Ag, Zr의 적어도 하나와 조합되는 원소는, S, Se, Te중의 적어도 하나의 원소인 것이 바람직하다. 도체막(103)은, "이온 공급층"으로서 형성되어 있다.As a material of the
도 3에, 메모리 셀 저항(Rcell)의 확대도에, 전류 방향 및 인가 전압치의 예를 첨부하여 도시한다.3 shows an example of the current direction and the applied voltage value in an enlarged view of the memory cell resistance Rcell.
도 3은, 한 예로서, 절연체막(102)이 SiO2로 형성되고, 도체막(103)이 CuTe 합금 베이스의 합금 화합물(Cu-Tebased)로 형성되어 있는 경우를 나타내고 있다.3 illustrates an example in which the
도 3의 (A)에서, 절연체막(102)측을 부극측, 도체막(103)측을 정극측으로 하는 전압을 하부 전극(101)과 상부 전극(플레이트선(PL))에 인가한다. 예를 들면, 비트선(BL)을 0[V]로 접지하고, 플레이트선( PL)에, 예를 들면 +3[V]를 인가한다.In FIG. 3A, a voltage having the
그러면, 도체막(103)에 포함되는 Cu, Ag, Zr가, 이온화하여 부극측으로 끌어당겨지는 성질을 갖게 된다. 이들 금속의 도전성 이온이 절연체막(102)에 주입된다. 그 때문에, 절연체막(102)의 절연성이 저하되고, 그 저하와 함께 도전성을 갖게 된다. 그 결과, 도 3의 (A)에 도시하는 방향의 기록 전류(Iw)가 흐른다. 이 동작을 기록(동작) 또는 세트(동작)라고 한다.Then, Cu, Ag, and Zr contained in the
이와는 역으로 도 3의 (B)에서, 절연체막(102)측을 정극측, 도체막(103)측을 부극측으로 하는 전압을 하부 전극(101)과 상부 전극(플레이트선(PL))에 인가한다. 예를 들면, 플레이트선(PL)을 0[V]로 접지하고, 비트선(BL)에, 예를 들면 +1.7[V]를 인가한다.On the contrary, in FIG. 3B, a voltage having the
그러면, 절연체막(102)에 주입되어 있던 도전성 이온이 도체막(103)으로 되돌아오고, 기록 전의 저항치가 높은 상태로 리셋된다. 이 동작을 소거(동작) 또는 리셋(동작)이라고 한다. 리셋에서는, 도 3의 (B)에 도시하는 방향의 소거 전류(Ie)가 흐른다.Then, the conductive ions injected into the
또한, 이하, 세트는 "도전성 이온을 절연체막에 충분히 주입하는 것"를 말하고, 리셋은 "도전성 이온을 절연체막으로부터 충분히 인발하는 것"를 말한다.In addition, hereinafter, a set refers to "fully injecting conductive ions into an insulator film", and a reset refers to "full drawing of conductive ions from an insulator film".
이에 대해, 어느 상태(세트 또는 리셋)를 데이터의 기록 상태로 하고, 소거 상태로 하는지는, 임의로 정의된다.On the other hand, which state (set or reset) is set as the data recording state and the erase state is arbitrarily defined.
이하의 설명에서는, 절연체막(102)의 절연성이 저하되어 메모리 셀 저항(Rcell) 전체의 저항치가 충분한 레벨까지 내려간 경우를 데이터의 "기록"(세트)에 대응시킨다. 역으로, 절연체막(102)의 절연성이 본래의 초기 상태로 되돌아와 메모리 셀 저항(Rcell) 전체의 저항치가 충분한 레벨까지 올라간 경우를 데이터의 "소거"(리셋)에 대응시킨다.In the following description, the case where the insulation property of the
여기서, 도 1에 도시하는 메모리 셀 저항(Rcell)의 회로 심볼의 화살표는, 통상, 세트 때(여기서는 기록하고 때)의 전류와 같은 방향이 되어 있다.Here, the arrow of the circuit symbol of the memory cell resistor Rcell shown in FIG. 1 is usually in the same direction as the current at the time of setting (here, writing).
상술한 세트와 리셋을 반복함에 의해, 메모리 셀 저항(Rcell)의 저항치를, 고저항 상태와 저저항 상태와의 사이에서 가역적으로 변화시키는 2치(値) 메모리가 실현된다. 게다가, 메모리 셀 저항(Rcell)은, 전압의 인가를 멈추어도 데이터는 보존되기 때문에 불휘발성 메모리로서 기능한다.By repeating the above-described set and reset, a binary memory which reversibly changes the resistance value of the memory cell resistor Rcell between a high resistance state and a low resistance state is realized. In addition, the memory cell resistor Rcell functions as a nonvolatile memory because data is retained even when the application of the voltage is stopped.
또한, 세트시에 실제로는, 절연체막(102)중의 금속 이온의 양에 의해, 절연체막(102)의 저항치가 변화하고 있기 때문에, 절연체막(102)을, 데이터가 기억되고 보존되는 "기억층"로 간주할 수 있다.In addition, since the resistance value of the
이 메모리 셀 저항(Rcell)을 이용하여 메모리 셀을 구성하고, 메모리 셀을 다수 마련함에 의해, 저항 변화형 메모리의 메모리 셀 어레이를 구성할 수 있다. 저항 변화형 메모리는, 이 메모리 셀 어레이와, 그 구동 회로(주변 회로)로 구성된다.A memory cell is constructed using this memory cell resistor Rcell, and a large number of memory cells are provided to form a memory cell array of a resistance-variable memory. A resistance change type memory is comprised of this memory cell array and its drive circuit (peripheral circuit).
[IC 칩 구성][IC chip configuration]
도 4에, IC 칩의 블록도를 도시한다.4 shows a block diagram of the IC chip.
도시되어 있는 반도체 메모리 디바이스는, 도 1 내지 도 3에 도시하는 메모리 셀(MC)을 매트릭스형상으로 행(로우) 방향으로 (M+1)개, 열(칼럼) 방향으로 (N+1)개, 배치하고 있는 메모리 셀 어레이(1)를 갖는다. 반도체 메모리 디바이스는, 메모리 셀 어레이(1)와, 그 주변 회로를 동일 반도체 칩에 집적화한 것이다. 여기서 "N"과 "M"은 비교적 큰 자연수이고, 그 구체적 값은 임의로 설정된다.The illustrated semiconductor memory device includes (M + 1) memory cells MC shown in Figs. 1 to 3 in a matrix (N + 1) in a row (row) direction and (N + 1) in a column (column) direction. And the
메모리 셀 어레이(1)에서, 로우 방향으로 나열하는 (M+1)개의 메모리 셀(MC)에서 액세스 트랜지스터(AT)의 게이트 사이를 각각 공통 접속하는 (N+1)개의 워드선(WL<0> 내지 WL<N>)이, 칼럼 방향으로 소정 간격으로 배치되어 있다. 또한, 칼럼 방향으로 나열하는 (N+1)개의 메모리 셀(MC)에서 액세스 트랜지스터(AT)의 드레인 사이를 각각 공통 접속하는 (M+1)개의 비트선(BL<0> 내지 BL<M>)이, 로우 방향으로 소정 간격으로 배치되어 있다.In the
메모리 셀 저항(Rcell)의 액세스 트랜지스터(AT)와 반대측의 노드를 로우 방향으로 공통 접속하는 플레이트선(PL)이 (N+1)개, 칼럼 방향으로 소정 간격으로 배치되어 있다.(N + 1) plate lines PL for common connection of nodes opposite to the access transistor AT of the memory cell resistor Rcell in the row direction are arranged at predetermined intervals in the column direction.
(N+1)개의 플레이트선(PL)은, 그 각 단이 공통 라인에 접속되고, 공통 라인은 메모리 셀 어레이(1)의 외부에 인출되어 있다. Each of the (N + 1) plate lines PL is connected to a common line, and the common line is drawn out of the
또한, 플레이트선(PL)은 칼럼 방향으로 길게 배치하여, 그 갯수를 (M+1)개로 하여도 좋다.The plate line PL may be arranged long in the column direction, and the number thereof may be (M + 1).
주변 회로는, 도 4에 도시하는 바와 같이, X(어드레스)디코더(X Decoder)(2), Y(어드레스)디코더를 겸하는 프리 디코더(Pre DEC)(3), WL 드라이버(WL_DRV)(4), BLI 스위치(5), CSW 드라이버(CSW_DRV)(6)를 포함한다. 주변 회로는, 칼럼마다의 센스 앰프(Sense Amp)(7), I/O 버퍼(Input/Output Buffer)(9)를 포함한다. 주변 회로는, 기록·소거 드라이버(W/E DRV)(10), 제어 회로(CONT.)(11), 플레이트 드라이버(P L DRV)(12) 및 제어 전압 발생 회로(P_CIR)(16)를 포함한다.As shown in Fig. 4, the peripheral circuit includes an X (address) decoder (X Decoder) 2, a pre-decoder (Pre DEC) 3 that also serves as a Y (address) decoder, and a WL driver (WL_DRV) (4). ,
또한, 센스 앰프(7)는 도 4로는 도시의 사정상, 그와 같이 되어 있지 않지만 메모리 셀 열마다 마련된다. 또한, 도 4에서는, 클록 신호의 발생 제어 회로 등은 도시를 생략하고 있다.In addition, although the
X디코더(2)는, X실렉터(도시 생략)를 기본 단위로 하여 구성되어 있다. X디코더(2)는, 프리 디코더(3)로부터 입력하는 X어드레스 신호를 디코드하고, 그 디코드의 결과에 의거하여, 선택된 X실렉트 신호(X_SEL)를 WL 드라이버(4)에 보내는 회로이다. X실렉터의 상세는 후술한다.The
프리 디코더(3)는, 입력되는 어드레스 신호(Address)를 X어드레스 신호와 Y어드레스 신호로 분리한다. 프리 디코더(3)는, X어드레스 신호(X_SEL)를 X디코더(2)에 보내고, Y어드레스 신호를 Y디코드부에 의해 디코드한다.The
프리 디코더(3)의 Y디코드부는, Y실렉터(도시 생략)를 기본 단위로 하여 구성되어 있다. 프리 디코더(3)는, 입력하는 Y어드레스 신호를 디코드하고, 그 디코드의 결과에 의거하여, 선택된 Y실렉트 신호(Y_SEL)를 CSW 드라이버(6)에 보내는 회로이다. Y실렉터의 상세는 후술한다.The Y decode section of the
WL 드라이버(4)는, 워드선(WL)마다의 WL 드라이버 유닛(도시 생략)을 (N+1)개 포함한다. 각 WL 드라이버 유닛의 출력에, (N+1)개의 워드선(WL<0> 내지 WL<N>)중, 대응하는 1개의 워드선이 접속되어 있다. X디코더(2)로부터 입력되는 X실렉트 신호(X_SEL)에 응하여, WL 드라이버 유닛의 하나가 선택된다. WL 드라이버 유닛은, 선택된 때에, 그 출력에 접속되어 있는 워드선(WL)에 소정 전압을 인가하는 회로이다. WL 드라이버 유닛의 상세는 후술한다.The
CSW 드라이버(6)는, CSW 드라이버 유닛을 기본 단위로 하여 구성되어 있다. CSW 드라이버(6)는, BLI 스위치(5)를 제어하기 위한 배선으로서, 칼럼 선택선(CSL<0> 내지 CSL<M>)을 구동하는 회로이다. 또한, CSW 드라이버 유닛의 상세는 후술한다.The
BLI 스위치(5)는, 예를 들면, NMOS 트랜지스터(PMOS 트랜지스터라도 가능) 단독, 또는, 도 4에 도시하는 트랜스퍼 게이트로 구성되는 스위치(51)의 집합이다. 여기서는 각 스위치(51)가 비트선(BL)마다 접속되고, 이것이 전부로 (M+1)개 존재한다.The
이하, BLI 스위치(5)를 구성하는 각 스위치가, 트랜스퍼 게이트라고 한다.Hereinafter, each switch which comprises the
기록·소거 드라이버(10)는 I/O 버퍼(9)에 접속되고, 외부로부터의 데이터를 I/O 버퍼(9)로부터 입력하고, 입력 데이터에 응하여 센스 앰프(7)의 보존 데이터를 변경 가능하게 제어한다.The write / erase
센스 앰프(7)는, 출력 노드가 I/O 버퍼(9)에 접속되어 있다. 센스 앰프(7)는, 온 상태의 스위치(51)를 통하여 입력한 비트선(BL)의 전위 변화를 참조 전위와 비교한다.In the
제어 회로(11)는, 기록 이네이블 신호(WRT), 소거 이네이블 신호(ERS), 데이터 판독 신호(RD)를 입력하고, 이들 3개의 신호에 의거하여 동작한다.The
제어 회로(11)에는, 이하의 5개의 기능을 구비한다.The
(1) WL 선택 이네이블 신호(WLE)를 WL 드라이버(4) 내의 개개의 WL 드라이버 유닛에 주는 워드선 제어의 기능.(1) A function of word line control for giving the WL select enable signal WLE to each WL driver unit in the
(2) CSW 드라이버(6)를, 프리 디코더(3)를 경유하여(또는 직접) 제어하고, 이에 의해 스위치(51)를 개별적으로 도통 또는 비도통으로 하는 기능.(2) A function in which the
(3) 기록 또는 소거시에, 기록·소거 드라이버(10)에 기록 이네이블 신호(WRT), 소거 이네이블 신호(ERS)를 주어 동작 전압의 공급을 제어하는 기능.(3) A function of controlling the supply of an operating voltage by giving a write enable signal WRT and an erase enable signal ERS to the write / erase
(4) 기록 또는 소거시에, 필요에 응하여, 플레이트 드라이버(12)에 기록 이네이블 신호(WRT), 소거 이네이블 신호(ERS)를 주어 동작 전압의 공급을 제어하는 기능.(4) A function of controlling the supply of an operating voltage by giving a write enable signal WRT and an erase enable signal ERS to the
(5) 판독 또는 베리파이 판독 동작시에 제어 전압 발생 회로(16)를 제어하여, 클램프 전압(Vclamp) 등의 출력을 행하는 기능.(5) A function of controlling the control
또한, 제어 회로(11)에 의해 출력되는 각종 제어 신호는, 부호만 도 4에 나타내고, 레벨 변화의 상세는 후술한다.In addition, only the code | symbol is shown in FIG. 4 for the various control signals output by the
[제어계 회로][Control system circuit]
다음에, X디코더(2)의 기본 구성인 X실렉터와, 프리 디코더(3)의 Y디코더 기능의 기본 구성인 Y실렉터를 설명한다. 계속해서, WL 드라이버(4)의 기본 구성인 WL 드라이버 유닛을 설명한다.Next, X selector which is the basic configuration of the
도 5에, X실렉터(20)의 회로예를 도시한다.5 shows a circuit example of the
도 5에 도시되어 있는 X실렉터(20)는, 초단의 4개의 인버터(INV0 내지 INV3), 중단의 4개의 낸드 회로(NAND0 내지 NAND3), 후단에 접속되어 있는 다른 4개의 인버터(INV4 내지 INV7)로 구성되어 있다.The
X실렉터(20)는, X어드레스 비트(X0, X1)을 입력하고, 그 디코드 결과에 응하여, X실렉트 신호(X_SEL0 내지 X_SEL3)의 어느 하나를 활성화하는(예를 들면 하이 레벨로 하는) 회로이다.The
도 5는 2비트 디코드의 예이지만, X디코더(2)는, 그 입력된 X어드레스 신호의 비트 수에 응하여, 도 5의 구성을 확장 또는 다단(多段) 전개함으로써, 입력이 2비트 이외에서도 대응 가능하게 실현된다.Although FIG. 5 is an example of 2-bit decode, the
도 6에, Y실렉터(30)의 회로예를 도시한다.6 shows a circuit example of the
도시되어 있는 Y실렉터(30)는, 초단의 4개의 인버터(INV8 내지 INV11), 중단의 4개의 낸드 회로(NAND4 내지 NAND7), 후단에 접속되어 있는 다른 4개의 인버터(INV12 내지 INV15)로 구성되어 있다.The illustrated
Y실렉터(30)는, Y어드레스 비트(Y0, Y1)를 입력하고, 그 디코드 결과에 응하여, Y실렉트 신호(Y_SEL0 내지 Y_SEL3)의 어느 하나를 활성화하는(예를 들면 하이 레벨로 하는) 회로이다.The
도 6은 2비트 디코드의 예이지만, 프리 디코더(3)는, 그 입력되는 Y어드레스 신호의 비트 수에 응하여, 도 6의 구성을 확장 또는 다단 전개함으로써, 입력이 2비트 이외에서도 대응 가능하게 실현된다.Although FIG. 6 is an example of 2-bit decode, the
도 7은, WL 드라이버 유닛(4A)의 2개분을 도시하는 회로도이다.FIG. 7 is a circuit diagram showing two portions of the
도시되어 있는 WL 드라이버 유닛(4A)은, WL 드라이버(4) 내에 칼럼 방향의 셀 수(N+1)만 마련되어 있다.The illustrated
이 (N+1)개의 WL 드라이버 유닛(4A)은, 도 5에 도시하는 X실렉터(20) 등에 의해 선택(활성화)된 하나의 X실렉트 신호(X_SEL0 또는 X_SEL1)에 의해 동작한다. WL 드라이버 유닛(4A)은, X실렉트 신호(X_SEL0 또는 X_SEL1)에 응한 1개의 워드선(WL<0> 또는 WL<1>)을 활성화한다.The (N + 1)
도 7에 도시하고 있는 WL 드라이버 유닛(4A)은, 낸드 회로(NAND8)와 인버터(INV16)로 구성되어 있다.The
낸드 회로(NAND8)의 일방 입력에 WL 선택 이네이블 신호(WLE)가 입력되고, 타방 입력에 X실렉트 신호(X_SEL0 또는 X_SEL1)가 입력되고, 낸드 회로(NAND8)의 출력이 인버터(INV16)의 입력에 접속되어 있다. 인버터(INV16)의 출력에 접속된 워드선(WL<0> 또는 WL<1>)이 활성화 또는 비활성이 된다.The WL select enable signal WLE is input to one input of the NAND circuit NAND8, the X select signal X_SEL0 or X_SEL1 is input to the other input, and the output of the NAND circuit NAND8 is output of the inverter INV16. It is connected to the input. The word line WL <0> or WL <1> connected to the output of the inverter INV16 is activated or deactivated.
도 7에 도시하는 WL 선택 이네이블 신호(WLE)는 도 4의 제어 회로(11)에서 발생되고, 로우 디코더(4)에 주어진다.The WL select enable signal WLE shown in FIG. 7 is generated in the
도 8에, CSL 드라이버 유닛(6A)의 2개분의 회로예를 도시한다.8 shows a circuit example of two of the
도시되어 있는 CSL 드라이버 유닛(6A)은, 낸드 회로(NAND12)와, 그 출력에 접속되어 있는 인버터(INV21)로 이루어진다.The illustrated
낸드 회로(NAND12)의 일방 입력에 BLI 이네이블 신호(BLIE)가 입력되고, 타방 입력에 도 6에 도시하는 Y실렉터(30)에 의해 선택(활성화)된 하나의 Y실렉트 신호(Y_SEL0 또는 Y_SEL1)가 입력된다. 이 Y실렉트 신호(Y_SEL0 또는 Y_SEL1)와 BLI 이네이블 신호(BLIE)가 모두 활성(하이 레벨)인 때에, 낸드 회로(NAND12)의 출력이 로우 레벨이 된다. 그 때문에, 인버터(INV21)의 출력에 접속된 칼럼 선택선(CSL<0> 또는 CSL<1>)의 전위가 활성 레벨(본 예에서는 하이 레벨)로 천이한다.The BLI enable signal BLIE is input to one input of the NAND circuit NAND12, and one Y select signal Y_SEL0 or Y_SEL1 selected (activated) by the
칼럼 선택선(CSL<0> 또는 CSL<1>)의 전위는, 도 4에 도시하는 바와 같이 대응하는 스위치(51)의 게이트에 입력되어 있다.The potential of the column select line CSL <0> or CSL <1> is input to the gate of the
[칼럼 회로와 정전류 부하의 전환를 위한 구성][Configuration for switching between column circuit and constant current load]
도 9에, 본 실시의 형태에 관한 칼럼 회로 구성의 개략도를 도시한다.9, the schematic of the column circuit structure which concerns on this embodiment is shown.
도 9에 도시하는 구성은, "셀 배선"으로서의 1개의 비트선(BL)에 메모리 셀(MC)(액세스 트랜지스터(AT)와 메모리 셀 저항(Rcell)의 직렬 접속체)가 하나 접속되어 있는 양상을 나타낸다. 메모리 셀(MC)의 액세스 트랜지스터(AT)의 게이트가 워드선(WL)에 접속되고, 액세스 트랜지스터(AT)의 가변 셀 저항(Rcell)과 반대의 소스 또는 드레인이 비트선(BL)에 접속되어 있다. 또한, 그 또한 편방(片方)이 소스(SL)(여기서는 GND의 회로 기호로 나타낸다)에 접속되어 있다. 도 9에서, 비트선(BL)의 부하 용량을 부호 "Cbl"의 등가 용량으로 나타낸다.The configuration shown in FIG. 9 is a mode in which one memory cell MC (a series connection body of an access transistor AT and a memory cell resistor Rcell) is connected to one bit line BL as "cell wiring". Indicates. The gate of the access transistor AT of the memory cell MC is connected to the word line WL, and the source or drain opposite to the variable cell resistor Rcell of the access transistor AT is connected to the bit line BL. have. Further, the one side thereof is also connected to the source SL (here indicated by a circuit symbol of GND). In Fig. 9, the load capacitance of the bit line BL is indicated by the equivalent capacitance of the symbol "Cbl".
부호 "7A"에 의해 나타내는 구성은, 도 4의 센스 앰프(7)를 구성하는 비트선마다의 싱글 엔드의 센스 앰프(7A)이다.A configuration indicated by
센스 앰프(7A)의 비반전 입력(+)은, 센스 노드(SN)와 연결되어 있다. 또한, 센스 앰프(7A)의 반전 입력「-」에는, 일정한 참조 전위(Vref)가, 도 4의 제어 회로(11) 또는 제어 전압 발생 회로(16)로부터 입력되어 있다. 센스 노드(SN)의 전위를, 도 9에서는 센스 노드 전위(V0)로 나타내고 있다.The non-inverting input (+) of the
센스 노드(SN)에 대해, 판독 인가 전압(VR)의 인가를 제어하는 프리차지 트랜지스터(PMOS)(71)가 접속되어 있다. 프리차지 트랜지스터(71)는, 도 4로는 도시하고 있지 않지만, 제어 회로(11)로부터 공급되는 로 액티브의 프리차지 신호(/PRE)에 의해, 그 게이트가 제어된다. 또한, 프리차지 트랜지스터(71)는 비트선(BL)측에 접속하여도 좋다. 또한, 판독 인가 전압(VR)은, 비트선(BL)에 접속된 판독 대상의 메모리 셀 이외의 메모리 셀에, 판독 디스터브가 발생하지 않는 크기로 설정된다.To the sense node SN, a precharge transistor (PMOS) 71 for controlling the application of the read application voltage VR is connected. Although not shown in FIG. 4, the
비트선(BL)과 센스 앰프(7A)의 센스 노드(SN)(비반전 입력「+」)와의 사이에, 부하 분리 스위치(52)가 접속되어 있다. 부하 분리 스위치(52)는, 도 4에서는 도시를 생략하고 있지만, 예를 들면, 스위치(51)와 비트선(BL)과의 사이에 비트선마다 마련된다. 부하 분리 스위치(52)는, 비트선(BL)(셀 배선)을 일정 전압으로 제어하고 센스 노드(SN)의 전위를 증폭할 때에 비트선(BL)을 센스 노드 측의 부하로부터 분리하는 역할이 있다. 부하 분리 스위치(52)는, 도시하는 예에서는 NMOS 트랜지스터 구성이지만, PMOS 트랜지스터 구성, 또는, NMOS 트랜지스터와 PMOS 트랜지스터를 병렬 접속한 트랜스퍼 게이트 구성으로 하여도 좋다.The
보다 상세하게, 부하 분리 스위치(52)는 이하와 같이 동작한다.In more detail, the
데이터의 판독시에, 부하 분리 스위치(52)(NMOS)의 게이트에 클램프 전압(Vclamp)이, 도 4의 제어 전압 발생 회로(16)로부터 인가된다. 메모리 셀(MC)의 가변 셀 저항(Rcell)을 충방전할 때에, 이 부하 분리 스위치(52)를 통하여 전류가 흐른다. NMOS 구성에서는 센스 노드(SN)로부터 가변 셀 저항(Rcell)에 방전 전류가 흐르는 것을 전제로 한다. 이 경우, 부하 분리 스위치(52)의 소스 전위는, 클램프 전압(Vclamp)으로부터, 그 게이트 소스 사이 전압(Vgs)만큼 내려간 전압(일정 전위에) 클램프 제어된다. 이 클램프 전압이 안정된 상태에서는, 트랜지스터가 턴오프 점에서 유지되기 때문에, 비트선(BL)에서 본 센스 노드(SN)측의 부하가 분리된다.At the time of reading data, the clamp voltage Vclamp is applied from the control
본 실시 형태의 칼럼 회로에서는, 그 센스 노드(SN)에 대해, 정전류 부하부(IRef)가 제 1 제어 스위치(72)를 통하여 접속된다. 이것은, 센스 노드(SN)에 대해 전류 부하의 전환 제어를 위한 구성이고, 본 발명의 "판독 제어 회로"의 일부가 된다. 정전류 부하부(IRef)의 전류 방향이, 여기서는 센스 노드(SN)에 정전하(전류)를 공급하는 방향이기 때문에, 제 1 제어 스위치(72)는 PMOS 트랜지스터 구성으로 되어 있다.In the column circuit of the present embodiment, the constant current load unit IRef is connected to the sense node SN via the
또한, 판독 제어 회로는, 이 구성 외에, 도 4의 제어 회로(11) 및 제어 전압 발생 회로(16)를 포함한다. 그 밖에, 판독시에 메모리 셀 어레이의 제어를 행하는 X디코더(2), 프리 디코더(3), 로우 디코더(4), BLI 스위치(5) 및 CSW 드라이버(6), 나아가서는 I/O 버퍼(9) 등을 임의로 판독 제어 회로의 개념에 포함하고 좋다.In addition to this configuration, the read control circuit includes the
[판독 동작의 개요][Overview of reading operation]
도 9의 구성을 전제로 하는 판독 동작은, 이하와 같다.The read operation under the premise of FIG. 9 is as follows.
도 9에 도시하는 싱글 엔드형의 센스 앰프(7A)는, 센스 노드(SN) 전위(Vo)와 참조 전위(Vref)를 비교하여 기억 정보의 논리 판정(H/L 판정)을 행한다. 또한, BL 전위를 NMOS 소스 폴로워로 BL 전위를 전술한 (Vclamp-Vgs)에 클램프함으로써, 판독시의 디스터브를 회피한다.The single-ended
상기한 바와 같이 판독은, 다이내믹 센스 동작과, 도 9에 도시하는 정전류 부하부(IRef)를 전류 부하로서 이용하는 스태틱 센스 동작의 2종류가 존재한다.As described above, there are two kinds of readings: a dynamic sense operation and a static sense operation using the constant current load unit IRef shown in FIG. 9 as a current load.
여기서, 하나의 셀로부터 센스 앰프가 기억 논리값을 판독하고, 그 동작을 복수의 센스 앰프가 병렬 동작하는 기간을 리드 사이클이라고 부른다. 하나의 리드 사이클에서 상기 다이내믹 센스 동작을 하는 것을 "다이내믹 리드", 하나의 리드 사이클에서 상기 스태틱 센스 동작을 하는 것을 "스태틱 리드"라고 부른다. 본 실시 형태에서는, 또한, 하나의 리드 사이클 내에서, 최초에 다이내믹 센스 동작을 하여, 그 사이클 도중부터 스태틱 센스 동작을 하는 것을 "하이브리드 리드"라고 부른다.Here, the period during which the sense amplifier reads the storage logic value from one cell and the operation of the plurality of sense amplifiers in parallel is called a read cycle. Performing the dynamic sense operation in one read cycle is referred to as "dynamic lead", and performing the static sense operation in one read cycle is called "static read". In the present embodiment, a dynamic sense operation is first performed in one read cycle, and the static sense operation is performed from the middle of the cycle.
본 실시 형태에 관한 판독 제어 회로는, 이 3개의 리드의 모드를 임의로 전환하는 것이 가능하다. 도 4에서는, 도 11의 제어를 받은 제어 전압 발생 회로(16)가 도 9에 도시하는 제 1 제어 스위치(72)를 온 또는 오프 함으로써 이 3개의 리드 모드가 실행된다.The read control circuit according to the present embodiment can arbitrarily switch the modes of these three leads. In FIG. 4, these three read modes are executed by turning on or off the
[다이내믹 리드][Dynamic Lead]
도 10의 (A)부터 도 10의 (C2)에, 다이내믹 리드의 타이밍 차트를 도시한다.10A to 10C2 show timing charts of the dynamic reads.
도 10의 (A)에 도시하는 프리차지 신호(/PRE)는 시간(T1 내지 T2)까지의 일정 기간 액티브 로가 되는 펄스 신호이다. 또한, 다이내믹 리드에서는, 도 9의 제 1 제어 스위치(72)에 주는 로 액티브의 제 1 부하 제어 신호(/DC)는, "H"로 항상 설정되기 때문에, 제 1 제어 스위치(72)가 온 하는 일 없이, 따라서 전류 부하가 접속되는 일은 없다.The precharge signal / PRE shown in FIG. 10A is a pulse signal that becomes an active low for a predetermined period of time T1 to T2. In the dynamic read, since the first active load control signal / DC to the
시간(T1)에서 프리차지가 되면 도 10의 (C1) 및 (C2)에 도시하는 바와 같이, 센스 노드 전위(Vo)가 판독 BL 전압(VR)에 프리차지된다.When precharging occurs at time T1, as illustrated in FIGS. 10C and 10C, the sense node potential Vo is precharged to the read BL voltage VR.
시간(T2)에서 프리차지가 종료되면, 센스 노드가 플로팅이 되어, 그 저어지 전압에 의한 셀 방전이 행하여진다. 그 때문에, 센스 노드 전위(Vo)가 급속하게 저하된다.When the precharge ends at the time T2, the sense node is floated and cell discharge by the jersey voltage is performed. Therefore, the sense node potential Vo decreases rapidly.
또한 도 10의 (C1)는 가변 셀 저항(Rcell)이 저저항 상태인 때, 도 10의 (C2)는 가변 셀 저항(Rcell)이 고저항 상태인 때의 센스 노드 전위 변화를 도시한다. 또한, 2개의 방전선은, 가변 저항 셀의 저항치가 타겟 값을 초과하여 베리파이 성공(OK)이라고 판단되어야 할 경우와, 기록 또는 소거가 불충분하여 베리파이 실패(NG)라고 판단되는 경우를 도시한다. 예를 들면 저저항시에서는, 타겟 저항치를 10[kΩ]으로 하면, 저저항화가 충분한 9[kΩ]의 센스 노드 전위를 Vo(RL)로 하고, 저저항화가 불충분한 11[kΩ]의 센스 노드 전위를 Vo(RH)로 나타내고 있다.In addition, Fig. 10 (C1) shows the change of sense node potential when the variable cell resistor (Rcell) is in the low resistance state, and Fig. 10 (C2) is the variable cell resistance (Rcell) in the high resistance state. In addition, the two discharge lines show the case where the resistance value of the variable resistance cell exceeds the target value and should be determined that the verification is successful (OK), and when the writing or erasing is insufficient, it is determined that the verification failure (NG). do. For example, in the case of low resistance, when the target resistance value is 10 [kΩ], the sense node potential of 9 [kΩ] having sufficient low resistance is set to Vo (RL), and the sense node of 11 [kΩ] having insufficient resistance is insufficient. The potential is represented by Vo (RH).
이와 같이 저항 변화형 메모리에서는, 방전 속도가 셀 저항치의 크기에 의해 영향을 받고, 셀 저항치가 작을수록 방전이 급격하게 행하여진다. 또한, 시간과 함께 방전이 진행되고, 최종적으로는 센스 노드 전위(Vo)가 제로로 될 때까지 전위 변화가 진행되지만, 그 기울기가 저항치의 대소에 의해 크게 다르다.As described above, in the resistance change type memory, the discharge speed is influenced by the magnitude of the cell resistance value, and the smaller the cell resistance value, the faster the discharge is performed. Discharge proceeds with time, and finally, the potential change progresses until the sense node potential Vo becomes zero, but the slope varies greatly depending on the magnitude of the resistance value.
다이내믹 리드인 경우, 고저항 판독일 때는 방전 속도가 느리지만, 저저항 판독일 때는 판독 전하의 소실이 빠르다. 그 때문에, 참조 전위(Vref)를 방전 충분과 불충분의 방전선의 사이에 제어하는 것이 필요하기 때문에, 센스 타이밍의 설정이 비교적 어렵다.In the case of the dynamic lead, the discharge rate is slow in the high resistance reading, but the loss of the read charge is fast in the low resistance reading. Therefore, since it is necessary to control the reference potential Vref between sufficient discharge and insufficient discharge lines, setting of the sense timing is relatively difficult.
도 11의 (A) 내지 (C2)에, 마찬가지 작도(作圖)에 의해 스태틱 리드인 경우를 도시한다.The case where it is a static lead by the same drawing to FIG. 11 (A)-(C2) is shown.
스태틱 리드에서는, 도 11의 (B)에 도시하는 제 1 부하 제어 신호(/DC)가 시간(T2)에서 액티브인 "L"로 제어된다. 그 때문에, 시간(T2) 이후의 방전이 정전류 구동이 된다. 정전류 구동에서는, 정전류 부하부(IRef)가 흘리는 전류와, 그 부하 저항으로 정해지는 안정점에 전위 변화가 수속한다. 여기서 부하 저항은, 비트선의 배선 저항이나 스위치 트랜지스터의 온 저항을 포함한 것인데, 그 크기의 대부분을 지배하는 것은 가변 셀 저항(Rcell)이다. 따라서, 가변 셀 저항(Rcell)의 크기에 응한 안정점에 센스 노드 전위가 수속한다.In the static read, the first load control signal / DC shown in FIG. 11B is controlled to be "L" active at time T2. Therefore, the discharge after time T2 becomes constant current drive. In the constant current drive, the potential change converges on the current through which the constant current load unit IRef flows and a stable point determined by the load resistance. Here, the load resistance includes the wiring resistance of the bit line and the on resistance of the switch transistor. The variable cell resistance (Rcell) dominates most of the size. Therefore, the sense node potential converges at a stable point corresponding to the size of the variable cell resistor Rcell.
도 11의 (C1)에 도시하는 저저항시에는, 참조 전위(Vref)를 하회하는 것이, 저저항화(기록 또는 소거)가 충분한 OK 셀이고, 몇시까지 지나도 하회하지 않는 것이, 저저항화가 불충분한 NG 셀이다. 각각의 수속 전위는, 각각의 셀 저항치에 응하여 고유한 것이 되고, 시간이 걸리면 OK 셀과 NG 셀의 전위차(윈도우 폭)가 큰 상태가 얻어진다. 그래서 센스 앰프, 기동하면 안정하면서 확실한 판독 동작이 가능하다.In the low resistance shown in FIG. 11C, lower than the reference potential Vref is an OK cell having sufficient resistance (writing or erasing), and not lowering even after some time is insufficient. One NG cell. Each convergence potential becomes unique in response to each cell resistance value, and a state where a potential difference (window width) between the OK cell and the NG cell is large is obtained when time is taken. Therefore, when the sense amplifier is started, stable and reliable reading operation is possible.
한편, 도 11의 (C2)에 도시하는 고저항시에는, 참조 전위(Vref)보다 높은 안정점을 갖는 셀이 OK 셀이고, 그것을 하회하는 셀이 NG 셀이 된다. 고저항시에는, 그 판단이 될 때까지 저저항시보다 시간이 걸리지만, 시간이 지나면 안정하면서 확실한 판독이 가능하다.On the other hand, at the high resistance shown in Fig. 11C2, the cell having a stable point higher than the reference potential Vref is an OK cell, and the cell below it is an NG cell. In the case of high resistance, it takes longer than in the case of low resistance until the judgment is made, but stable and reliable reading is possible after time passes.
단, 스태틱 리드는, 다이내믹 리드보다 판독 속도가 느린 결점이 있다.However, there is a drawback that the static read has a slower read speed than the dynamic read.
또한, 도 10과 도 11은 한 예이고, 예를 들면 가변 저항 소자 재료가 변하면, 그 방전 커브의 속도나 안정점의 행동도 여러가지로 변화한다.10 and 11 are examples. For example, when the variable resistance element material changes, the speed of the discharge curve and the behavior of the stable point also change in various ways.
따라서 다이내믹 리드로 판독이 가능한 저항 재료도 있다면, 스태틱 리드가 아니면 정밀도 좋은 판독을 할 수가 없는 경우도 있다.Therefore, if some resistive materials can be read by dynamic leads, accurate readings may not be possible without static leads.
다음에 본 실시 형태로 특유하는 리드법인 하이브리드 리드를 설명한다.Next, a hybrid lead which is a lead method peculiar to this embodiment will be described.
[하이브리드 리드][Hybrid lead]
도 12에, 마찬가지 작도에 의해 스태틱 리드인 경우를 도시한다. 하이브리드 리드는, 다이내믹 리드의 고속성과 스태틱 리드의 안정성이라는 양자의 이점을 겸비한다.In FIG. 12, the case where it is a static lead by the same drawing is shown. The hybrid lead combines both the high speed of the dynamic lead and the stability of the static lead.
보다 상세하게는, 정전류 부하부(IRef)를 PMOS 스위치(제 1 제어 스위치(72))로 전환 가능하게 하여, 센스 타이밍에 응하여, 이것을 전환한다. 이 때, 센스 전기(前期) 또는 초기는 다이내믹 센스 방식(IRef 비접속), 적어도 센스 후기는 스태틱 센스 방식(IRef 접속)으로 전환한다. 센스 초기는 다이내믹 리드이기 때문에 고속 판독이 가능하고, 센스 후기는 스태틱 리드이기 때문에 센스 타이밍에 정밀도를 요구하지 않는 안정 동작이 가능하다.More specifically, the constant current load unit IRef can be switched to the PMOS switch (first control switch 72), and this is switched in response to the sense timing. At this time, the first or last sense is switched to the dynamic sense method (no IRef connection), and at least the latter is switched to the static sense method (IRef connection). Since the early stage of the sense is a dynamic read, high-speed reading is possible, and the late stage of the sense is a static read, and thus stable operation that does not require precision in sense timing is possible.
도 12의 (B)에 도시하는 바와 같이, 제 1 부하 제어 신호(/DC)의 액티브 레벨("L")로의 천이의 타이밍이, 도 11의 (B)의 스태틱 리드인 경우와 다르다. 하이브리드 리드에서는, 시간(T2)보다 지연된 시간(T3)에서, 도 4의 제 1 제어 스위치(72)가 턴온하여, 액티브 리드로부터 스태틱 리드로 전환이 행하여진다. 따라서 그 이전은, 액티브 리드에 의해 급속하게 방전이 진행되고 있던 센스 노드 전위는, 시간(T3)부터는 전류 부하가 접속되기 때문에 과잉 방전이 시정(是正)된다. 즉, 도 12의 (C1)의 저저항시에서는 저저항화가 불충분한 NG 셀은 과잉 방전이기 때문에 부하 전류에 의한 급속한 충전에 의해 안정점에 비교적 급격하게 변화한다. 이것은, 정전류 부하부(IRef)가 센스 노드(SN)에 가까운 것도 급속 충전에 기여한다. 한편, 저저항화가 충분한 OK 셀은 안정점이 참조 전위(Vref)보다 낮기 때문에, 그대로 안정점으로 이행한다.As shown in FIG. 12B, the timing of the transition of the first load control signal / DC to the active level "L" is different from the case of the static read in FIG. 11B. In the hybrid lead, the
이 동작은, 다이내믹 방전선의 기울기가 다를 뿐이고 고저항시라도 기본적으로 같다.This operation differs only in the inclination of the dynamic discharge line and is basically the same even at high resistance.
이상과 같이, 하이브리드 리드에서는, 최초에 다이내믹 방전을 행하기 때문에 단시간에 센스 노드 전위가 낮은 레벨까지 저하되고, 전류 부하에 의한 방전이 시작되면, 그 과잉 저하의 반작용으로 안정 동작에 비교적 단시간에 이행시킬 수 있다. 윈도우 폭이 크고, 이것이 어느 정도 열리면 센스 앰프에 의한 센스 동작이 가능한 것은 스태틱 리드의 장점이고, 고정밀한 판독이 가능하다.As described above, in the hybrid lead, since the dynamic discharge is first performed, the sense node potential decreases to a low level in a short time, and when discharge is started by the current load, the stable operation is performed in a relatively short time due to the reaction of the excessive decrease. You can. The large window width, and when opened to some extent, enables the sense operation by the sense amplifier, which is an advantage of the static lead, enabling high precision reading.
또한, 본 실시 형태에서 고정밀한 판독이 가능한 것은, 예를 들면 베리파이 판독시에, 리퍼런스 전압을 미세한 피치로 제어하여도 정밀도 좋게 논리 판별을 할 수 있는 이점을 가져온다.In addition, being able to read with high precision in this embodiment brings the advantage that the logic can be precisely determined even if the reference voltage is controlled at a fine pitch, for example, during the verification scan.
또한, 도 11에서는 작도의 오른쪽 끝의 시간에서도 아직도 고저항시의 NG 셀이 참조 전위(Vref)를 충분 하회하지 않기 때문에 센서 앰프의 기동에는 너무 빠른다. 이에 대해, 도 12에서는, 시간(T3)부터 조금 지난 시점에서 참조 전위(Vref)를 기준으로 하는 규정의 영역(본래 수속하여야 할 영역)에 NG 셀도 OK 셀도 이행하기 때문에, 그 시점에서 센스 앰프의 기동이 가능하다. 따라서, 하이브리드 리드에서는, 스태틱 리드보다도 시간을서 몇할(數割)의 단축이 가능하고, 또한 스태틱 리드와 마찬가지의 안정 판독이 가능해진다.In Fig. 11, even in the time at the right end of the drawing, the NG cell at high resistance still does not sufficiently fall below the reference potential Vref, which is too fast for the start of the sensor amplifier. On the other hand, in Fig. 12, since the NG cell and the OK cell are also shifted to the prescribed area (the area to be originally processed) with reference to the reference potential Vref slightly later than the time T3, the sense is sensed at that time. The amplifier can be started. Therefore, in the hybrid lead, it is possible to shorten the time by several times than the static lead, and the stable reading similar to the static lead is possible.
시간(T3)의 타이밍은 임의로 조정하는 것이 가능하다.The timing of the time T3 can be adjusted arbitrarily.
[리드 모드의 조합례][Combination example of lead mode]
도 13의 도표에, 라이트 베리파이 판독, 리드 베리파이 판독, 통상 판독에 대한, 상기 다이내믹 리드, 상기 스태틱 리드 및 상기 하이브리드 리드의 조합례를 4례 도시한다.In the diagram of FIG. 13, four examples of the combination of the dynamic read, the static read and the hybrid read are shown for the write verification read, read verification read, and normal read.
이 조합의 정보는, 제어 회로(11)가 자신이 내부 보존하던지 외부의 제어 수단으로부터 주어진 것을 이용하여, 그 시퀀스를 선택하고, 제어 회로(11)가 제어 전압 발생 회로(16) 등을 제어하여, 이것을 실행한다.The information of this combination is selected by the
이 4개의 예와 같이, 라이트 베리파이 판독에서는, 스태틱 리드(S) 또는 하이브리드 리드(H)가 실행되지만, 다이내믹 리드(D)는 방전이 너무 급속하여 사용할 수가 없다.As in these four examples, in the write verification process, the static read S or the hybrid read H is executed, but the dynamic read D cannot be used because the discharge is too rapid.
이와는 대조적으로, 이레이스 베리파이 판독에서는, 스태틱 리드에 시간이 너무 걸리기 때문에 실용적이 아니다.In contrast, in erase erase read, it is not practical because the static read takes too much time.
통상 판독은, 전술한 가변 셀 저항 재료 등에 응하여 판독하기 쉬운 수법을 임의로 선택 가능하다. 이 예에서는, 안정성을 고려하여 스태틱 리드(S) 또는 하이브리드(H)가 바람직하지만, 다이내믹 리드(D)를 배제하는 것이 아니다.Normal reading can be arbitrarily selected by the method which is easy to read according to the variable cell resistance material mentioned above. In this example, the static lead S or the hybrid H is preferable in view of stability, but the dynamic lead D is not excluded.
<3. 제 2의 실시의 형태><3. Second Embodiment>
본 실시 형태 이후는, 센스 앰프 등의 회로 구성의 변형을 나타내는 것이다. 따라서 전체 구성, 변형에 관한 이외의 회로나 블록 구성, 나아가서는 동작의 기본은 제 1의 실시 형태와 공통된다. 따라서 이하, 변경점을 중심으로 설명한다.After this embodiment, the deformation | transformation of circuit structures, such as a sense amplifier, is shown. Therefore, the circuit and block structure other than the whole structure and a deformation | transformation, and also the basic of operation are common to 1st Embodiment. Therefore, the following description will focus on the change points.
도 14에, 제 2의 실시 형태에 관한 칼럼 회로 구성의 개략도를 도시한다. 또한, 도 15 내지 도 17에, 다이내믹 리드, 스태틱 리드 및 하이브리드 리드의 제어 파형과 타이밍을 도시한다.14, the schematic of the column circuit structure which concerns on 2nd Embodiment is shown. 15 to 17 show control waveforms and timings of the dynamic lead, the static lead and the hybrid lead.
주요한 트랜지스터의 도전형은 반전한 것에 대응하여 주는 펄스도 판정되어 있다(도 15의 (A), 도 15의 (B), 도 16의 (A), 도 16의 (B), 도 17의 (A) 및 도 17의 (B)). 또한, 제 1 부하 제어 신호(/DC)나 프리차지 신호(/PRE)도 "/"를 취한 반전 신호(하이 액티브의 신호)가 제어 회로(11)나 제어 전압 발생 회로(16)로부터 주어진다.The pulses that correspond to the inverted conductivity type of the main transistors are also determined (Figs. 15A, 15B, 16A, 16B, and 17). A) and FIG. 17B). In addition, an inverted signal (a high active signal) in which the first load control signal / DC and the precharge signal / PRE are also " / " is provided from the
따라서 방전과 충전의 관계가 반대가 되고, 이 것을 취사(取捨)하면 방전(또는 충전)의 시간적 추이는 제 1 및 제 2의 실시 형태에서는 거의 같게 된다(단 파형적으로는 반전하고 있다).Therefore, the relationship between discharge and charge is reversed, and when this is cooked, the temporal transition of discharge (or charge) becomes substantially the same in the first and second embodiments (but the waveform is inverted).
<4. 제 3의 실시의 형태><4. Third embodiment>
도 18에, 제 3의 실시 형태에 관한 칼럼 회로 구성의 개략도를 도시한다. 또한, 도 19 내지 도 21에, 다이내믹 리드, 스태틱 리드 및 하이브리드 리드의 제어 파형과 타이밍을 도시한다.18, the schematic of the column circuit structure which concerns on 3rd Embodiment is shown. 19 to 21 show control waveforms and timings of the dynamic lead, the static lead, and the hybrid lead.
도 18에 도시하는 회로 구성이 도 9와 다른 것은, 가변 셀 저항(Rcell)에 접속되는 플레이트선(PL)에의 인가 전압이 판독 BL 전압(VR)(>0)이 되어 있고, 역으로 프리차지 트랜지스터(71)에 접속되는 전압선이 GND 전압 공급선으로 되어 있다. 즉, 셀 전류 방향이 반대가 된다. 또한, 프리차지 트랜지스터(71)와 제 1 제어 스위치(72)가 PMOS 트랜지스터로부터 NMOS 트랜지스터로 변경되고, 부하 분리 스위치(52)가 NMOS 트랜지스터로부터 PMOS 트랜지스터로 변경되어 있다. 제 1 제어 스위치(72)에 접속되는 전류원 방향(흘리는 전류 방향)도 반대가 된다.The circuit configuration shown in FIG. 18 is different from that in FIG. 9 in that the voltage applied to the plate line PL connected to the variable cell resistor Rcell becomes the read BL voltage VR (> 0) and conversely precharges. The voltage line connected to the
그 이외의 메모리 셀측의 구성은, 도 18과 도 9는 공통되고, 기본적인 동작도 같다.18 and 9 have a common configuration on the memory cell side other than that, and the basic operation is also the same.
판독 대상의 메모리 셀(MC)이 접속된 비트선(BL)에 대해, 부하 분리 스위치(52), 프리차지 트랜지스터(71) 및 제 1 제어 스위치(72)가 접속되어 있는 점은, 제 1의 실시 형태와 같다.The
한편, 본 실시 형태에서의 센스 앰프(7B)는, 미러 전류 차동형이 되어 있다. 도 9의 싱글 엔드형에서는 센스 앰프(7A)의 반전 입력(-)은 제어 전압 발생 회로(16) 등으로부터 주어지지만, 본 실시 형태에서는 메모리 셀 어레이(1) 내에서 내부 생성한다.On the other hand, the
구체적으로는, 동작 대상의 정규의 메모리 칼럼과 대조적인 참조 칼럼을 마련한다. 참조 칼럼에는, 메모리 셀(MC)과 유사한 구성을 갖기 때문에, 여기서의 설명은 생략한다. 참조 셀을 이용하면 회로 규모는 커지지만, 도 19 내지 도 21에 도시하는 바와 같이, 참조 전위(Vref)가 센스 노드 전위(Vo)의 변화에 추종하여 변화하기 때문에 타이밍 설계가 용이하다.Specifically, a reference column in contrast to a normal memory column of an operation target is prepared. Since the reference column has a configuration similar to that of the memory cell MC, the description thereof will be omitted. Using the reference cell increases the circuit scale, but as shown in FIGS. 19 to 21, the timing design is easy because the reference potential Vref changes in accordance with the change of the sense node potential Vo.
<5. 제 4의 실시의 형태><5. Fourth embodiment>
도 22에, 제 5의 실시 형태에 관한 칼럼 회로 구성의 개략도를 도시한다. 또한, 도 23 내지 도 25에, 다이내믹 리드, 스태틱 리드 및 하이브리드 리드의 제어 파형과 타이밍을 도시한다.22, the schematic of the column circuit structure which concerns on 5th Embodiment is shown. 23 to 25 show control waveforms and timings of the dynamic lead, the static lead, and the hybrid lead.
싱글 엔드형으로 행한 때와 마찬가지로, 셀 전류 방향을 도 18의 경우와 역으로 하기 때문에, 전압이 주는 방식과 트랜지스터의 도전형을 반전시키고 있다.As in the case of the single-ended type, the cell current direction is reversed to that in Fig. 18, thereby inverting the method of voltage supply and the conductivity type of the transistor.
제 3의 실시 형태와 마찬가지로, 동작 대상의 정규의 메모리 칼럼과 대조적인 참조 칼럼을 마련한다. 참조 칼럼에는, 메모리 셀(MC)과 유사한 구성을 갖기 때문에, 여기서의 설명은 생략한다.As in the third embodiment, a reference column in contrast to the normal memory column to be operated is provided. Since the reference column has a configuration similar to that of the memory cell MC, the description thereof will be omitted.
참조 셀을 이용하면 회로 규모는 커지지만, 도 23 내지 도 25에 도시하는 바와 같이, 참조 전위(Vref)가 센스 노드 전위(Vo)의 변화에 추종하여 변화하기 때문에 타이밍 설계가 용이하다.Using the reference cell increases the circuit scale, but as shown in FIGS. 23 to 25, the timing design is easy because the reference potential Vref changes in accordance with the change of the sense node potential Vo.
<6. 변형예><6. Modifications>
이상의 4개의 실시 형태에서는 ReRAM을 예로 하였지만, ReRAM 이외의 상(相)변화 메모리 등의 저항 변화형 메모리에, 본 발명은 널리 적용할 수 있다.In the above four embodiments, ReRAM is taken as an example, but the present invention can be widely applied to a resistance change type memory such as a phase change memory other than ReRAM.
또한, 플래시 메모리 등의 다른 불휘발성 메모리에서도, 워드선 제어를 행하지 않는, 즉 일정 전류가 아닌 판독 동작도 가능한 경우가 있다. 예를 들면 MCL-NOR 타입에서는 그와 같은 동작의 보고례도 있고, 이와 같은 동작이라면, 판독하는 정보의 논리값에 응하여, 또는, 판독의 종류(모드)에 응하여 센스 타이밍의 괴리가 현저한 경우도 존재한다.Also in other nonvolatile memories such as flash memories, there is a case where a read operation without word line control, that is, a constant current, is possible. For example, in the MCL-NOR type, there is a report of such an operation. If such an operation is performed, there is a significant difference in sense timing depending on the logic value of the information to be read or the type (mode) of the read. exist.
따라서 본 발명은 판독 전류의 다이내믹 레인지가 넓은 저항 변화형 메모리에의 적용이 바람직하지만, 이상의 실시 형태의 기재는, 다른 불휘발성 메모리에의 적용을 배제하는 것을 의미하지 않는다.Therefore, the present invention is preferably applied to a resistance change type memory having a wide dynamic range of read current, but the description of the above embodiment does not mean that the application to other nonvolatile memories is excluded.
이상의 제 1 내지 제 4의 실시 형태 및 제 1 변형례에서는, 이른바 다이내믹 판독 동작을 행한 ReRAM에 있어서, 고속성과 판독 정밀도를 만족 가능한 불휘발성 반도체 메모리 디바이스를 제공하는 것이 가능해졌다.In the first to fourth embodiments and the first modification example described above, it is possible to provide a nonvolatile semiconductor memory device capable of satisfying high speed and read accuracy in a so-called dynamic read operation.
본 발명은 일본특허출원 JP2010-030528(2010.02.15)의 우선권 주장 출원이다.This invention is a priority claim application of Japanese Patent Application JP2010-030528 (2010.02.15).
본 발명은 첨부된 청구범위의 범주 내에서 당업자에 의해 필요에 따라 다양하게 변경, 조합, 대체 등이 이루어질 수 있다. The present invention may be variously modified, combined, replaced, etc. as needed by those skilled in the art within the scope of the appended claims.
1 : 메모리 셀 어레이
4 : 로우 디코더
5 : BLI 스위치
6 : CSW 드라이버
7, 7A, 7B : 센스 앰프
9 : I/O 버퍼
10 : 기록·소거 드라이버
11 : 제어 회로
12 : 플레이트 드라이버
16 : 제어 전압 발생 회로
20 : X실렉터
30 : Y실렉터
40 : 로우 디코더 유닛
51 : 스위치
52 : 부하 분리 스위치
60 : CSW 드라이버
71 : 프리차지 트랜지스터
72 : 제 1 제어 스위치
101 : 하부 전극
102 : 절연체막
103 : 도체막
Rcell : 가변 셀 저항
MC : 메모리 셀
RC : 참조 셀
BL : 비트선
WL : 워드선
PL : 플레이트선
AT : 액세스 트랜지스터1: memory cell array
4: low decoder
5: BLI switch
6: CSW driver
7, 7A, 7B: sense amplifier
9: I / O buffer
10: recording and erasing driver
11: control circuit
12: plate driver
16: control voltage generating circuit
20: X selector
30: Y selector
40: low decoder unit
51: switch
52: load disconnect switch
60: CSW driver
71: precharge transistor
72: the first control switch
101: lower electrode
102: insulator film
103: conductor film
Rcell: Variable Cell Resistance
MC: memory cell
RC: reference cell
BL: Bit line
WL: word line
PL: Plate Wire
AT: access transistor
Claims (11)
상기 기억 소자의 한쪽의 전극에 접속된 셀 배선과,
상기 셀 배선에 접속된 센스 노드를 가지며, 그 센스 노드의 전위를 참조 전위와 비교함에 의해, 상기 정보의 논리값을 판독하는 센스 앰프와,
상기 셀 배선을 프리차지하고, 그 셀 배선을 상기 기억 소자를 통하여 방전 또는 충전시킴으로써 판독을 행하는 다이내믹 센스 동작과, 상기 센스 노드에 전류 부하를 접속한 상태에서 판독을 행하는 스태틱 센스 동작을 전환하는 것이 가능한 판독 제어 회로를 갖는 것을 특징으로 하는 불휘발성 반도체 메모리 디바이스.The charge discharge rate between the two electrodes is different from the other memory elements in response to the logic value of the stored information;
A cell wiring connected to one electrode of the memory element,
A sense amplifier having a sense node connected to the cell wiring and reading a logic value of the information by comparing the potential of the sense node with a reference potential;
It is possible to switch between the dynamic sense operation of performing reading by precharging the cell wiring and discharging or charging the cell wiring through the memory element, and the static sense operation of reading while the current load is connected to the sense node. A nonvolatile semiconductor memory device having a read control circuit.
상기 판독 제어 회로는, 하나의 리드 사이클에서 상기 다이내믹 센스 동작을 행하는 다이내믹 리드, 하나의 리드 사이클에서 상기 스태틱 센스 동작을 행하는 스태틱 리드, 하나의 리드 사이클에서 상기 다이내믹 센스 동작의 후에 상기 스태틱 센스 동작으로 전환하는 하이브리드 리드를 임의로 선택하는 것이 가능한 것을 특징으로 하는 불휘발성 반도체 메모리 디바이스.The method of claim 1,
The read control circuit may include a dynamic read that performs the dynamic sense operation in one read cycle, a static read that performs the static sense operation in one read cycle, and the static sense operation after the dynamic sense operation in one read cycle. It is possible to arbitrarily select the hybrid lead to switch, The nonvolatile semiconductor memory device characterized by the above-mentioned.
상기 정보의 기록 동작 후의 라이트 베리파이 판독, 소거 동작후의 이레이스 베리파이 판독l 및 통상 판독의 3개의 리드 모드에 대해, 상기 다이내믹 리드, 상기 스태틱 리드 및 상기 하이브리드 리드의 조합이 미리 설정되고, 상기 판독 제어 회로는 상기 설정된 조합으로 판독 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 불휘발성 반도체 메모리 디바이스.The method of claim 2,
The combination of the dynamic read, the static read and the hybrid read is preset for the three read modes of the write verifi read after the write operation of the information, the erase verifi read after the erase operation, and the normal read. And the read control circuit controls the read operation in the set combination.
상기 판독 제어 회로는,
상기 센스 노드에 접속된 프리차지부와,
상기 센스 노드에 제 1 제어 스위치를 통하여 접속된 정전류 부하부와,
상기 제 1 제어 스위치를 제어하는 제어 신호를 발생하는 제어 신호 발생부를 갖는 것을 특징으로 하는 불휘발성 반도체 메모리 디바이스.The method of claim 1,
The read control circuit,
A precharge unit connected to the sense node;
A constant current load unit connected to the sense node through a first control switch,
And a control signal generator for generating a control signal for controlling said first control switch.
상기 센스 앰프는, 일방 입력에 주어지는 상기 센스 노드의 전위를 타방 입력에 주어지는 참조 전위와 비교하여, 상기 센스 노드의 전위를 증폭하는 싱글 엔드형 센스 앰프인 것을 특징으로 하는 불휘발성 반도체 메모리 디바이스.The method of claim 4, wherein
And the sense amplifier is a single-ended sense amplifier which amplifies the potential of the sense node by comparing the potential of the sense node given to one input with a reference potential given to the other input.
상기 판독 제어 회로는,
참조선과,
상기 참조선에 접속되고 상기 기억 소자와 등가의 저항치를 갖는 참조 기억 소자와,
상기 참조선의 참조 노드에 제 2 제어 스위치를 통하여 접속되고, 게이트에 상기 참조 전위가 발생하는 다이오드 접속 트랜지스터와,
상기 참조 노드에 접속된 참조 정전류 부하부와,
제 1 제어 스위치 및 상기 제 2 제어 스위치를 제어하는 제어 신호를 발생하는 제어 신호 발생부를 가지며,
상기 센스 앰프는, 상기 센스 노드에 제 1 제어 스위치를 통하여 접속되고, 게이트가 상기 다이오드 접속 트랜지스터의 게이트에 접속됨으로써 참조선 전류의 미러 전류가 흐르는 미러 전류 부하 트랜지스터를 구비하고, 일방 입력이 상기 센스 노드에 접속되어 센스 노드 전위를, 타방 입력에 주어지는 상기 참조 전위와 비교하여 증폭하는 전류 미러형의 차동 센스 앰프인 것을 특징으로 하는 불휘발성 반도체 메모리 디바이스.The method of claim 1,
The read control circuit,
A reference line,
A reference memory element connected to the reference line and having a resistance value equivalent to that of the memory element,
A diode-connected transistor connected to a reference node of the reference line via a second control switch and generating the reference potential at a gate;
A reference constant current load portion connected to the reference node,
It has a control signal generator for generating a control signal for controlling the first control switch and the second control switch,
The sense amplifier is provided with a mirror current load transistor connected to the sense node through a first control switch and whose gate is connected to the gate of the diode connection transistor, through which a mirror current of reference line current flows, and one input of the sense A non-volatile semiconductor memory device, characterized in that it is a current mirror type differential sense amplifier connected to a node and amplifying a sense node potential with respect to the reference potential given to the other input.
상기 셀 배선과 상기 센스 노드 사이에, 상기 셀 배선을 일정 전압으로 제어하고 센스 노드의 전위를 증폭할 때에 셀 배선을 센스 노드 측의 부하로부터 분리하는 부하 분리 스위치가 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 불휘발성 반도체 메모리 디바이스.The method of claim 1,
A load disconnecting switch is connected between the cell wiring and the sense node to control the cell wiring to a constant voltage and to amplify the potential of the sense node, and to disconnect the cell wiring from the load on the sense node side. Volatile semiconductor memory device.
상기 부하 분리 스위치는, NMOS 트랜지스터, PMOS 트랜지스터, 또는, NMOS 트랜지스터와 PMOS 트랜지스터를 병렬 접속한 트랜스퍼 게이트 회로로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 불휘발성 반도체 메모리 디바이스.The method of claim 7, wherein
The load disconnect switch is formed of an NMOS transistor, a PMOS transistor, or a transfer gate circuit in which an NMOS transistor and a PMOS transistor are connected in parallel.
상기 부하 분리 스위치는 NMOS 트랜지스터이고, 당해 NMOS 트랜지스터의 게이트에 클램프 전압을 상기 판독 제어 회로로부터 인가함에 의해, 상기 셀 배선을, 상기 클램프 전압으로부터 상기 NMOS 트랜지스터의 게이트와 소스 사이의 전압만큼 내려간 전압으로 클램프하고, 센스 동작에 의해 전압 진폭이 발생하는 상기 센스 노드와 상기 셀 배선을 부하 분리하는 것을 특징으로 하는 불휘발성 반도체 메모리 디바이스.The method of claim 7, wherein
The load disconnect switch is an NMOS transistor, and by applying a clamp voltage to the gate of the NMOS transistor from the read control circuit, the cell wiring is lowered from the clamp voltage by a voltage between the gate and the source of the NMOS transistor. And clamping the load and separating the sense node and the cell wiring in which the voltage amplitude is generated by a sense operation.
상기 기억 소자가, 인가 전압 방향에 의해 기록 정보의 논리값이 다른 저항 변화형 기억 소자인 것을 특징으로 하는 불휘발성 반도체 메모리 디바이스.The method of claim 1,
And the memory element is a resistance change type memory element whose logic value of write information differs depending on an applied voltage direction.
상기 기억 소자 및 상기 참조 기억 소자가, 인가 전압 방향으로 의해 기록 정보의 논리값이 다른 저항 변화형 기억 소자인 것을 특징으로 하는 불휘발성 반도체 메모리 디바이스.The method of claim 6,
A nonvolatile semiconductor memory device characterized in that the memory element and the reference memory element are resistance change type memory elements having different logic values of write information in an applied voltage direction.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JPJP-P-2010-030528 | 2010-02-15 | ||
JP2010030528A JP5521612B2 (en) | 2010-02-15 | 2010-02-15 | Nonvolatile semiconductor memory device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20110094240A true KR20110094240A (en) | 2011-08-23 |
Family
ID=44369542
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020110007619A KR20110094240A (en) | 2010-02-15 | 2011-01-26 | Nonvolatile semiconductor memory device |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US8416602B2 (en) |
JP (1) | JP5521612B2 (en) |
KR (1) | KR20110094240A (en) |
CN (1) | CN102163451A (en) |
TW (1) | TW201205580A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10755780B2 (en) | 2018-03-16 | 2020-08-25 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Memory sense amplifier with precharge |
US11348638B2 (en) | 2018-03-16 | 2022-05-31 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Memory sense amplifier with precharge |
Families Citing this family (37)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8154936B2 (en) * | 2008-12-30 | 2012-04-10 | Stmicroelectronics Pvt. Ltd. | Single-ended bit line based storage system |
US8149610B2 (en) * | 2010-05-12 | 2012-04-03 | Macronix International Co., Ltd. | Nonvolatile memory device |
US8861259B2 (en) | 2010-10-29 | 2014-10-14 | Rambus Inc. | Resistance change memory cell circuits and methods |
US8536561B2 (en) | 2011-10-17 | 2013-09-17 | Micron Technology, Inc. | Memory cells and memory cell arrays |
US8854898B2 (en) * | 2011-12-14 | 2014-10-07 | Micron Technology, Inc. | Apparatuses and methods for comparing a current representative of a number of failing memory cells |
JP2013201405A (en) | 2012-03-26 | 2013-10-03 | Toshiba Corp | Nonvolatile memory device |
US8750018B2 (en) * | 2012-06-04 | 2014-06-10 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Sense amplifier circuitry for resistive type memory |
US9070424B2 (en) * | 2012-06-29 | 2015-06-30 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Sense amplifier circuitry for resistive type memory |
JP2014086062A (en) | 2012-10-29 | 2014-05-12 | Sony Corp | Storage control device, storage, information processing system and storage control method |
TWI509606B (en) * | 2013-04-23 | 2015-11-21 | Univ Nat Chiao Tung | Static memory and memory cell thereof |
WO2014175907A1 (en) * | 2013-04-25 | 2014-10-30 | Being Advanced Memory Corporation | Phase change memory with flexible time-based cell decoding |
US9691981B2 (en) | 2013-05-22 | 2017-06-27 | Micron Technology, Inc. | Memory cell structures |
CN104347100B (en) * | 2013-07-24 | 2017-03-29 | 上海华虹宏力半导体制造有限公司 | Sense amplifier |
JP6398090B2 (en) | 2014-02-20 | 2018-10-03 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Nonvolatile semiconductor memory device |
WO2015198573A1 (en) * | 2014-06-25 | 2015-12-30 | 日本電気株式会社 | Semiconductor device and method of manufacturing semiconductor device |
JP6047188B2 (en) * | 2015-03-12 | 2016-12-21 | インテル・コーポレーション | Snapback detection at tile level using coupling capacitors in crosspoint arrays |
JP6674616B2 (en) | 2015-06-10 | 2020-04-01 | パナソニック株式会社 | Semiconductor device, method for reading semiconductor device, and IC card mounting semiconductor device |
EP3107102A1 (en) * | 2015-06-18 | 2016-12-21 | EM Microelectronic-Marin SA | Memory circuit |
US9747966B2 (en) | 2015-08-25 | 2017-08-29 | Toshiba Memory Corporation | Semiconductor memory device for sensing memory cell with variable resistance |
US20170345496A1 (en) * | 2016-05-25 | 2017-11-30 | Intel Corporation | Asymmetrical write driver for resistive memory |
CN107437431B (en) | 2016-05-26 | 2022-08-30 | 新唐科技日本株式会社 | Nonvolatile memory device |
IT201600084790A1 (en) * | 2016-08-11 | 2018-02-11 | St Microelectronics Srl | MEMORY DEVICE FOR PHASE CHANGE, SYSTEM INCLUDING THE MEMORY DEVICE AND METHOD OF OPERATION OF THE PHASE MEMORY CHANGE DEVICE |
US9928909B1 (en) * | 2016-11-09 | 2018-03-27 | Infineon Technologies Ag | RRAM reset of low resistive cells |
KR102619682B1 (en) | 2016-12-13 | 2023-12-28 | 삼성전자주식회사 | Memory device and method for operating memory device |
JP2018133118A (en) | 2017-02-14 | 2018-08-23 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | Semiconductor device |
JP2018156701A (en) | 2017-03-16 | 2018-10-04 | 東芝メモリ株式会社 | Nonvolatile semiconductor memory device |
IT201700108905A1 (en) * | 2017-09-28 | 2019-03-28 | St Microelectronics Srl | PHASE CHANGE MEMORY WITH BJT TECHNOLOGY SELECTORS AND RELATED DIFFERENTIAL READING METHOD |
US10741560B2 (en) | 2017-10-26 | 2020-08-11 | International Business Machines Corporation | High resistance readout FET for cognitive device |
US10636470B2 (en) | 2018-09-04 | 2020-04-28 | Micron Technology, Inc. | Source follower-based sensing scheme |
KR20210008195A (en) | 2019-07-10 | 2021-01-21 | 삼성전자주식회사 | Memory device |
US11139027B1 (en) * | 2020-06-25 | 2021-10-05 | Intel Corporation | Apparatus, system and method to reduce a read voltage across a memory cell and improve read sense margin |
US11887655B2 (en) * | 2020-08-13 | 2024-01-30 | Anhui University | Sense amplifier, memory, and method for controlling sense amplifier by configuring structures using switches |
US11862285B2 (en) | 2020-09-01 | 2024-01-02 | Anhui University | Sense amplifier, memory and control method of sense amplifier |
US11929111B2 (en) | 2020-09-01 | 2024-03-12 | Anhui University | Sense amplifier, memory and method for controlling sense amplifier |
CN112509615B (en) * | 2020-12-02 | 2022-10-11 | 长江存储科技有限责任公司 | Flash memory, sensing circuit and method for determining storage state of storage unit |
JP2022137794A (en) | 2021-03-09 | 2022-09-22 | キオクシア株式会社 | Storage device |
TWI777784B (en) * | 2021-09-24 | 2022-09-11 | 華邦電子股份有限公司 | Semiconductor memory apparatus |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH081758B2 (en) * | 1986-01-17 | 1996-01-10 | 株式会社日立製作所 | Semiconductor memory device |
JP3768143B2 (en) | 2000-11-09 | 2006-04-19 | 三洋電機株式会社 | Magnetic memory device |
US6791859B2 (en) | 2001-11-20 | 2004-09-14 | Micron Technology, Inc. | Complementary bit PCRAM sense amplifier and method of operation |
JP2004164766A (en) | 2002-11-14 | 2004-06-10 | Renesas Technology Corp | Nonvolatile storage device |
US7319617B2 (en) * | 2005-05-13 | 2008-01-15 | Winbond Electronics Corporation | Small sector floating gate flash memory |
US7616481B2 (en) * | 2005-12-28 | 2009-11-10 | Sandisk Corporation | Memories with alternate sensing techniques |
GB2437107A (en) * | 2006-04-13 | 2007-10-17 | Sharp Kk | Programmable read-only memory |
JP4371149B2 (en) * | 2007-01-09 | 2009-11-25 | ソニー株式会社 | Semiconductor memory device, sense amplifier circuit, and memory cell reading method |
-
2010
- 2010-02-15 JP JP2010030528A patent/JP5521612B2/en not_active Expired - Fee Related
-
2011
- 2011-01-20 US US12/929,384 patent/US8416602B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2011-01-24 TW TW100102520A patent/TW201205580A/en unknown
- 2011-01-26 KR KR1020110007619A patent/KR20110094240A/en not_active Application Discontinuation
- 2011-02-01 CN CN2011100342151A patent/CN102163451A/en active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10755780B2 (en) | 2018-03-16 | 2020-08-25 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Memory sense amplifier with precharge |
KR20210013635A (en) * | 2018-03-16 | 2021-02-04 | 타이완 세미콘덕터 매뉴팩쳐링 컴퍼니 리미티드 | Memory sense amplifier with precharge |
US11348638B2 (en) | 2018-03-16 | 2022-05-31 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Memory sense amplifier with precharge |
US11837287B2 (en) | 2018-03-16 | 2023-12-05 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Memory sense amplifier with precharge |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5521612B2 (en) | 2014-06-18 |
JP2011165297A (en) | 2011-08-25 |
CN102163451A (en) | 2011-08-24 |
US20110199812A1 (en) | 2011-08-18 |
US8416602B2 (en) | 2013-04-09 |
TW201205580A (en) | 2012-02-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5521612B2 (en) | Nonvolatile semiconductor memory device | |
JP5359798B2 (en) | Memory device and reading method thereof | |
TWI480873B (en) | Non-volatile semiconductor memory device | |
JP5233815B2 (en) | Resistance change type memory device and operation method thereof | |
KR101046491B1 (en) | Semiconductor storage device | |
US8085576B2 (en) | Semiconductor memory device | |
KR101964994B1 (en) | Variable-resistance memory device and its driving method | |
JP5614150B2 (en) | Resistance change memory device | |
US7835174B2 (en) | Non-volatile memory device and method of reading data therefrom | |
CN101789262B (en) | Variable resistance memory device | |
JP5197427B2 (en) | Semiconductor memory device | |
US8885428B2 (en) | Smart read scheme for memory array sensing | |
WO2005076280A1 (en) | Semiconductor device | |
JP2011204302A (en) | Semiconductor memory device | |
KR20100097407A (en) | Resistive memory device, memory system including the same, and programming method of the same | |
US9224466B1 (en) | Dual capacitor sense amplifier and methods therefor | |
CN112309463A (en) | Memory device with reduced read disturb and method of operating the same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
WITN | Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid |